5.3 实验：探究平抛运动的特点（举一反三）【三大题型】（解析版）-2024-2025学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第二册）.docx

5.3实验：探究平抛运动的特点【三大题型】

【人教版2019】

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【题型1实验原理】 2

【题型2实验数据处理】 5

【题型3实验注意事项】 10

知识点1：实验步骤（以斜面小槽法为例）

1．按甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平（小球在斜槽末端点恰好静止）

2．以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴．

3．使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点．用同样方法，在小球运动路线上描下若干点．

4．将白纸从木板上取下，从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示．

知识点2：数据处理

1．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线

（1）原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标具有y＝ax2的关系，且同一轨迹上a是一个特定的值

（2）验证方法

方法一：代入法

用刻度尺测量几个点的x、y坐标，分别代入y＝ax2中求出常数a，看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数．

方法二：图象法

建立y－x2坐标系，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值的x2值，在y－x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值．

2．计算平抛运动的初速度

（1）平抛轨迹完整（即含有抛出点）

在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0.因x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2，

故v0＝xeq\r(\f(g,2y)).

（2）平抛轨迹残缺（即无抛出点）

如图所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则Δh＝hBC－hAB＝gt2

所以t＝eq\r(\f(hBC－hAB,g))，

所以初速度v0＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,hBC－hAB)).

知识点3：注意事项

1．实验中必须调整斜槽末端的切线水平（将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平）．

2．方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直．

3．小球每次必须从斜槽上同一位置滚下．

4．坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点．

5．小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜．

6．在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度．

【题型1实验原理】

【例1】如图所示，小球从平台边缘以大小为v的速度水平飞出。若不计空气阻力，则关于小球落地之前的运动，下列说法正确的是（??）

A．竖直墙面上垂直投影的运动是匀速运动

B．竖直墙面上垂直投影的运动是匀加速运动

C．水平地面上垂直投影的运动速度大于v

D．水平地面上垂直投影的运动速度小于v

【答案】B

【详解】AB．小球做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，竖直墙面上垂直投影的运动是匀加速运动，故A错误，B正确；

CD．小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，水平地面上垂直投影的运动速度等于v，故CD错误。

故选B。

【变式1-1】小明用如图所示装置做“探究平抛运动竖直分运动的特点”实验，下列说法不正确的是（）

A．需比较两小球落地时间的先后

B．需改变小球距地的高度重复实验

C．需测量两小球落地点间水平距离

D．需改变小锤击打小球的力度重复实验

【答案】C

【详解】探究平抛运动竖直分运动的特点，需要比较两球在竖直方向的运动是否相同，所以需要比较两小球落地时间的先后，但不需要测量两小球落地点间水平距离；需要进行多次实验，所以需要改变小球距地的高度重复实验，需要改变小锤击打小球的力度重复实验。

故选C。

【变式1-2】（多）一架飞机水平匀速直线飞行，搭载着多名高空跳伞运动员，每隔2s有一名运动员从飞机上跳下，在降落伞没有打开的这段时间内忽略空气阻力。对于运动员在空中飞行的过程中，下列表述正确的是（???）

A．在研究运动员在空中的位置时，可以把运动员看作质点

B．运动员从跳伞到落地这一过程，平均速率要小于平均速度大小

C．运动员的降落伞均未打开前，地面观察员和飞行员观察到跳伞后的运动员们在空中的连线都是一条抛物线

D．运动员的降落伞均未打开前，当第四名运动员刚离开飞机时，相邻两运动员间竖直方向的距离之比从上到下依次为1∶3∶5

【答案】AD

【详解】A．在研究运动员在空中的位置时，运动员的形状可忽略，可以把运动员看作质点，故A正确；

B．运动员从跳伞到落地这一过程，路程大于位移，则平均速率要大于平均速度大小，故B错误；

C．运动员的降落伞均未打开前，运动