（考点解读）实验：研究平抛运动高一物理必修2考点解读与考点练习

专题5实验：研究平抛运动

既知识清单

一、实验原理

1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。

2.建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有y=ax2的形式（a是一个常量），则轨迹

是一条抛物线。

3.测出轨迹上某点的坐标x、y,根据x=iv，y=%尸得初速度

二、实验器材

斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。

三、实验步骤

1.安装调整

（1）将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端切线水平。

（2）用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在

平面平行且靠近。如图1所示。

2.建坐标系：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口（轨道末端）时球心所在木板上的投影点0,0

点即为坐标原点，用重垂线画出过坐标原点的竖直线，作为y轴，画出水平向右的x轴。

3.确定小球位置

（1）将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球

经过的某一位置。

（2）让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐

标纸上记下该点。

（3）用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。

4.描点得轨迹：取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹。

四、数据处理

1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线

方法一公式法

(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，建立平面直角坐标系后，轨迹上各

点的坐标应具有y=_Q_的关系，而且同一轨迹对应的a是一个确定的值.

(2)验证方法

用刻度尺测量几个点的x、y两个坐标，分别代入丫=2*2中求出a,看计算得到的a值在误差允许的范围内

是否是一个常量.

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的y值和x2值，在y-x?坐标系中

描点，连接各点看是否在同一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值.

2.计算初速度

在小球平抛运动轨迹上任取一点，用刻度尺测出它的坐标(x,y),利用公式y=_上和x=

vot_,求出小球做平抛运动的初速度vo(g已知)，多求几个点然后求出vo的平均值.

五、误差分析

1.安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动产生误差。

2.建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确产生误差。

3.小球每次自由滚下时的起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。

4.确定小球运动的位置时，出现误差。

5.量取轨迹上各点的坐标时，出现误差。

六、注意事项

1.斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直轨道

上的任意位置静止，斜槽末端的切线就水平了。

2.方木板固定：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.小球释放

(1)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。

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

宜。

4.坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。

5.初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。

七、其他方案

1.喷水法。如图所示，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且

水平端加接一根更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动

的轨迹，可在装置一侧竖直放置一玻璃板，将平抛运动的轨迹描在玻璃板上。

2.频闪照相法

用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图所示.由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只要测

量相邻两照片上小球的水平位移，就可以判断平抛运动水平方向上的运动特点。

巧考点解读

要点一、实验操作及原理

1.在探究平抛运动的规律时，可以选用图中几种装置进行研究.

（1）图甲的实验现象是.该现象说明平抛运动的.

（2）图乙装置可通过获得稳定的细水柱来描绘平抛运动的轨迹，其中能获得稳定的细水柱的过程应该是

水面从开始位置一直降到竖直细管（填””或"B”）处.

（3）图丙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，

每次释放时都使钢球在弧形槽上位置由滚下.

【答案】（1）两小球总是同时落地竖直分运动是自由落体运动（2）A（3）同一静止

【解析】（1）图甲装置用来研究平抛物体在竖直方向的运动规律，观察实验发现两小球总是同时落地，

可知做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.

（2）图乙是描绘平抛运动轨迹的装置，其中能获得稳定的细水柱的过程应该是水面从开始位置一直降到

竖直细管A处，这时因为竖直管与大气相通，管内为外界大气压强，保证竖直管上出口处的压强为大气压

强，因而弯管的上端口处与竖直管上出口处有恒定的压强差，可保证弯管口处压强恒定，从而使水流速度

恒定，减小实验误差.

（3）图丙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，

每次释放时都应使钢球在弧形槽上同一位置由静止滚下，保证其做平抛运动的初速度相同，从而保证轨迹

是一定的.

要点二、实验数据处理

2.在“研究平抛物体的运动”的实验中：

（1）为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是

（2）小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线

是用来确定的.

（3）某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，

即是_______________________________________________________________________

（4）该同学在轨迹上任取一点M,测得坐标为（x,y）,则初速度的测量值为,测量

值比真实值要（填“偏大”、"偏小"或''不变"）.

【答案】（1）将小球放置在槽口处轨道上，小球能保持静止

（2）重锤线

（3）坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点

（4）卬偏大

【解析】（1）水平时小球处处平衡，放在槽口能静止不动；（2）用重锤线来确定竖直线最准确；（3）

描绘的小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置，因此坐标原点应在平抛起点的球心位置，即坐标原点应

1'区

该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点：（4）根据x=M，y=2gt2,两式联立得：丁因为

坐标原点靠下，造成y值偏小，从而如偏大.

要点三、实验创新设计

3.用如图所示的装置研究平抛运动，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B,用于发射小铁球,

从轨道A射出的小铁球做平抛运动，从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动.板上还装有三个电磁铁C、D、

E,其中电磁铁C、。可分别沿轨道A、8移动.在轨道4出口处有一个碰撞开关S,用以控制电磁铁E的

电源的通断，电磁铁E可以沿水平杆MN移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道A末端射出

的小铁球的中心在同一水平线上.

(1)实验中，轨道A末端的切线必须是水平的，这样做的目的是；

A.保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小

B.保证小铁球飞出时，初速度水平

C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等

D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线

(2)若轨道A、B出口方向平行但略向下倾斜，将小铁球1从某高度静止释放，小铁球落在轨道B的P

点，将电磁铁E移至尸点正上方，将小铁球1和小铁球3同时释放，先到达P点的是；

(3)若轨道A、B出口均水平，调节小铁球3的水平位置多次实验，发现小铁球1和小铁球3总是在空中

相碰，则说明小铁球1在竖直方向上做运动.

【答案】(1)B(2)小铁球1(3)自由落体

【解析】(1)平抛运动的初速度沿水平方向，故为了保证小铁球飞出时，初速度水平，实验中，轨道A

末端的切线必须是水平的，B正确；

(2)由于轨道A出口向下倾斜，则射出后，小铁球1有竖直方向上的初速度，并且与小铁球3下降的高

度相同，而小铁球3竖直方向上的初速度为零，故小铁球1先到达P点；

(3)发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰，说明两者在竖直方向上的运动性质相同，故说明小铁球1

在竖直方向上做自由落体运动.

畲反馈练习

1.如图所示，在粗糙水平桌面上用练习本做成一个斜面，使小钢球从斜面上某一位置滚下，钢球沿桌面飞

出后做平抛运动.用刻度尺测出下列哪一组数据可以求出钢球离开水平桌面时的速度（）

A.钢球在练习本上滚下的距离、钢球释放点离桌面的高度

B.水平桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离

C.钢球释放点离桌面的高度、钢球在水平桌面上运动的距离

D.钢球释放点离桌面的高度、钢球落地点与桌边的水平距离

【答案】B

【解析】钢球沿桌面飞出后做平抛运动，根据平抛运动规律得产，X=vot,联立解得故要求出

钢球离开水平桌面时的速度，需测量水平桌面的高度y、钢球落地点与桌边的水平距离X,B项正确.

2.在研究物体运动规律时，可以用频闪照相技术拍下运动物体的情况，然后根据频闪照片记录相等时间间

隔内物体位置的变化，分析物体运动的速度与加速度.现要研究甲、乙两个小球的运动情况，拍摄时，甲

球从A点水平抛出的同时，乙球从3点开始下落，同时频闪照相系统开始闪光拍照，所得到的频闪照片如

图所示.已知照片背景的小方格均为相同的正方形，则下列说法中正确的是（）

A.只能确定乙球的运动是自由落体运动，不能对甲球的运动作出判断

B.不能确定甲球沿竖直方向的运动是自由落体运动

C.只能确定甲球沿水平方向的运动是匀速直线运动，不能对其竖直方向的运动作出判断

D.可以确定甲球的运动可视为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成

【答案】D

【解析】根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量，即想=。/，可以确定乙球做自由落体运

动，根据甲球在竖直方向上运动规律与乙球的运动规律相同，可知甲球在竖直方向上做自由落体运动，根

据甲球在水平方向上相等时间内的水平位移相等，可知甲球在水平方向上做匀速直线运动.故D正确，A、

B、C错误.

3.一位同学做平抛实验时，只在纸上记下重垂线y方向，未在纸上记下斜槽末端位置，并只描出如图所示

的一段平抛轨迹曲线.现在曲线上取A,8两点，用刻度尺分别量出到y的距离，4V=m，BB'=X2,以及

AB的竖直距离〃，从而可求出小球抛出的初速度也为（）

A.严严。.空出。.平出

4.在研究平抛运动的实验中，某同学只在竖直板面上记下了重垂线y的方向，但忘了记下平抛的初位置，

在坐标纸上描出了一段曲线轨迹，如图所示。现在曲线上取A、B两点,量出它们到y轴的距离，

BB'=X2,以及AB的竖直距离小（重力加速度为g）用这些量可以求得小球平抛时初速度为o

【答案］y着（£-4）

【解析】设4、9点距坐标原点的距离分别为，、竺，则

M=g*=xf，

y2=y\+h=gti=xi,

联立解得vo=

5.如图所示是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，。为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、3、C,

测得A、8两点竖直坐标以为5.0cm,以为45.0cm,A、B两点水平间距Ax为40.0cm,则平抛小球的

初速度vo为m/s,若C点的竖直坐标”为60.0cm,则小球在C点的速度vc为m/s（结果

保留两位有效数字，10m/s2）.

AJT

【答案】2.04.0

【解析】竖直方向：yi—^gt,y2—\gt,可得吻=含「2.0m/s；运动到C点时的竖直分速度Vy=p区，

VC=、％2-B：=4.0m/s.

6.在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装

置.

先将斜槽轨道的末端调整至水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面

上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口方

向平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B-又将木板再向远

离槽口方向平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C,若测得木板每次移动距

离x=10.00cm,A,2间距离”=5.02cm,B,C间距离”=14.82cm.请回答下列问题:(g取9.8m/s2)

(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？

(2)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为物=(用题中所给字母表示).

(3)小球初速度的测量值为m/s.

【解析】(I)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同.

(2)由题意知，A到8,8到C的时间相等，设为T,

又》=物丁，所以即=*=X\^言・

(3)代入数据得vo=LOOm/s

7.某同学在做“研究平抛运动”的实验时得到了如图所示的运动轨迹，a、伉。三点的位置在运动轨迹上已标

出，则:

（1）小球平抛的初速度为m/s.（g取10m/s2）

（2）小球运动到b点时速度大小,方向.

（3）小球抛出点的位置坐标工=cm,y=cm.

【答案】（1）2（2）2.5m/s与x轴方向的夹角为37。（3）-10-1.25

【解析】（1）由平抛运动公式，在X轴方向上.=^7；在竖直方向上hbLhab=g*代入数据解得丁=

0.1s,vo=2m/s.

⑵小球经过〃点时竖直分速度吻，=第=1.5m/s,则丹=、/伙/♦%'=2.5m/s,与不轴方向的夹角为仇

tan0=1,