第3节　科学探究平抛运动的特点

第3节科学探究：平抛运动的特点目录01.基础知识·准落实02.必备技能·细培养03.教学效果·勤检测基础知识·准落实梳理归纳自主学习01

一、实验目的1.

描绘物体做平抛运动的轨迹并分析其特点。2.

根据平抛运动的轨迹求平抛初速度。二、实验器材斜槽、小球、木板、铅垂线、坐标纸、图钉、刻度尺、铅笔（或卡

孔）等。三、实验原理与设计将斜槽等器材安装起来，实验装置如图所示。小球从斜槽上滚下，

通过水平槽飞出后做平抛运动。使小球每次都从斜槽上同一位置由静

止释放，小球在空中做平抛运动的轨迹相同。设法用铅笔描出小球经

过的位置。通过多次实验，在坐标纸上记录小球所经过的多个位置，

用平滑的曲线将各点连起来，从而得到小球做平抛运动的轨迹。

四、实验步骤1.

用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，在木板的左上角固定斜槽，并使

其末端保持水平。2.

用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小

球下落的竖直面平行且靠近，固定好木板。3.

把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平

投影点O，再利用铅垂线在纸上画出通过O点的竖直线。4.

将小球从斜槽上合适的位置由静止释放，使小球的运动轨迹大致经

过坐标纸的右下角。5.

把笔尖放在小球可能经过的位置，如果小球运动中碰到笔尖，用铅

笔在坐标纸该位置画上一点。用同样的方法，从同一位置释放小

球，在小球运动路线上描下若干点。五、数据分析1.

根据实验记录，在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹。2.

在平抛运动轨迹上选取几个水平间距相等的测量点，测出并计算相

应物理量填入你设计的表格中。3.

观察描出的轨迹，与你熟悉的曲线进行比较，猜想y与x的关系，作

出y-x2图像，验证你的猜想。六、注意事项1.

木板固定：木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标

纸竖线是否竖直。2.

释放小球（1）小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。（2）小球开始滚下的位置高度要适当，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。3.

坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木

板上的水平投影点。4.

斜槽轨道的摩擦对轨迹的影响：斜槽轨道是否光滑，对平抛运动轨

迹的描绘无影响。七、与平抛运动轨迹有关的计算

必备技能·细培养诱思导学触类旁通02

题型一

实验原理与操作【典例1】

（1）在“探究平抛运动的特点”的实验中，可以描绘出平抛物体运动的轨迹和求出物体做平抛运动的初速度，实验简要步骤如下：A.

让小球多次从同一位置由静止滚下，记下小球经过白纸的一系列

位置B.

安装好器材，注意调节斜槽末端水平和平板竖直，记下小球在斜

槽末端时球心在白纸上的投影O点和过O点的竖直线D.

取下白纸，以O为原点，以竖直方向为y轴，水平方向为x轴建立平

面直角坐标系，用平滑曲线连接，画出小球的平抛运动轨迹你认为该实验合理的实验步骤顺序应为：（只填写步骤顺序代表字

母）

⁠。解析：

实验时先安装器材，然后做实验，最后处理数据，所以实验步骤合理顺序是BADC。BADC

（2）在该实验中，某同学以抛出点为坐标原点，初速度方向为x轴的

正方向，竖直向下为y轴的正方向，建立一个直角坐标系xOy，

如图所示，轨迹上点A的坐标为（14.0

cm，20.0

cm），重力加

速度g取10

m/s2，则该小球抛出时的水平初速度大小

为

m/s。0.7

在“探究平抛运动的特点”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的

轨迹，实验简要步骤如下：A.

让小球多次从斜槽上的同一位置滚下，在一张印有小方格的纸上

记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置，如图乙中A、B、C、D所

示。B.

按图甲所示安装好器材，注意斜槽末端

，记下小球

在槽口时球心在纸上的水平投影点O和过O点的竖直线。C.

取下白纸以O为原点，以竖直线为y轴，以小球抛出时初速度的方

向为x轴建立平面直角坐标系，用平滑曲线画出小球做平抛运动的

轨迹。（1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。切线水平解析：

为了确保小球做平抛运动，斜槽末端切线应水平。（2）上述实验步骤的合理顺序是

⁠。BAC

解析：实验操作中要先安装仪器，然后进行实验操作，故实验顺序为B、A、C。（3）图乙所示的几个实验点中，实验点B偏差较大的原因可能

是

⁠。A.

小球滚下的高度较其他几次高B.

小球滚下的高度较其他几次低C.

小球在运动中遇到其他几次没有遇到的阻碍D.

小球开始滚下时，实验者已给它一个初速度BC

解析：分析实验点B可知，位置靠下，说明小球平抛初速度较

小，可能是小球滚下的高度较其他几次低，也可能小球在运动

中遇到其他几次没有遇到的阻碍，故B、C正确，A、D错误。题型二

数据处理与分析【典例2】某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验

时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪

每隔0.05

s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图

中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的

带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边

长为5

cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）

中标出。完成下列填空：（结果均保留2位有效数字）（1）小球运动到图（b）中位置A时，其速度的水平分量大小

为

m/s，竖直分量大小为

m/s；

1.0

2.0

（2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为

⁠

m/s2。

9.7

在研究物体做平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录物体

运动的轨迹，小方格的边长L＝2.50

cm。如图所示，在xOy坐标系中

记录了小球做平抛运动过程中的几个位置，标记为a、b、c、d四点，

a点的坐标记为（0，0），已知重力加速度g取10.00

m/s2，则：（所

有计算结果保留2位小数）（1）小球做平抛运动的初速度v0＝

m/s。解析：

由平抛运动规律可知，在竖

直方向上：L＝gT2，在水平方向上：2L＝

v0T，解得T＝0.05

s，v0＝1.00

m/s。1.00

（2）小球经过b位置的速度vb＝

m/s。

1.25

（3）小球开始做平抛运动的位置坐标为x＝

cm，y＝

⁠

cm。

－2.50

－

0.31

题型三

实验拓展与创新【典例3】如图所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个

简易“多功能实验器”，利用该实验器，一方面能测弹簧的劲度系

数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度。

弹簧测

力计的示数F

弹簧的伸长量Δx

同一水平位移x

竖直位移y

创新角度分析

本实验的创新之处在于：（1）利用同一实验装置组装简易“多功能实验器”，一方面能测弹

簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度。（2）利用平抛运动的落地点，确定水平位移和竖直位移，求解初

速度。

某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图甲所

示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图

中P0P0'、P1P1'、…），槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在

平面硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从

斜轨道的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中

并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕

迹点，如图乙所示。（1）实验前应对实验装置反复调节，直到

。每次让小球从同一

位置由静止释放，是为了

。（1）根据实验设计方案，实验前应对实验装置进行调节，使斜

轨道末端切线水平，以保证小球飞出时的速度沿水平方向，小

球做平抛运动。每次让小球从同一位置由静止释放的目的是使

小球每次做平抛运动的初速度相同，轨迹相同。解析：本实验把小球通过的水平相等位移（即槽间距离d），巧

妙转化为题图中x轴上通过相同的位移（即向纸内侧平移距离

d），而竖直方向确定的落点为竖直位置，因而可画出平抛运动

的轨迹。（2）每次将B板向内侧平移距离d，是为了

。解析：每次将B板向内侧平移距离d是为了保持记录纸上每两点之间的水平距离相同。（3）在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹。答案：见解析解析：如图所示（注意要用平滑的曲线连接）。教学效果·勤检测强化技能查缺补漏03

1.

在做“探究平抛运动的特点”的实验中，为了确定小球在不同时刻

在空中的位置，实验时用了如图所示的装置。以下操作合理的是

（

）A.

选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，可多次改变小球距

地面的高度，但必须控制每次打击的力度不变B.

选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖

直管上端A一定要低于水面C.

选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次不一定从斜

槽上同一位置由静止释放钢球D.

选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，要以槽口的端点

为原点建立坐标系解析：

选用装置图甲研究平抛物体竖直分运动，每次打击的力

度是否相同对实验结果无影响，故A错误；竖直管的上端A应低于

水面，这是因为竖直管与空气相通，A处的压强始终等于大气压，

不受瓶内水面高低的影响，因此可以得到稳定的细水柱，故B正

确；选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次一定要从

斜槽上同一位置由静止释放钢球，这样才能保证初速度相同，故C

错误；选用装置丙建立坐标系时，以小球出槽口时球心在木板上的

水平投影点为坐标原点，故D错误。2.

频闪照相是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，频闪仪的快

门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，

照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。

某物理小组利用图甲所示的装置探究平抛运动的特点。他们分别在

该装置正上方和右侧正前方安装了频闪仪A、B并进行了拍摄，得

到的频闪照片如图乙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点。根

据实验分析下列问题。（1）图乙中，频闪仪B所拍摄的频闪照片为

[填

“（a）”或“（b）”]。解析：

频闪仪B记录的是小球竖直方向的运动情况，而

小球在竖直方向做自由落体运动，所以频闪仪B所拍摄的频

闪照片为（a）。（a）

（2）乙图中频闪照片（b）可以说明

⁠

⁠。解析：

根据题意可知频闪照片（b）是频闪仪A所拍摄

的，照片中频闪时间间隔内小球的位移大小相同，可以说明

小球在水平方向上的分运动为匀速直线运动。小球在水平方向上的分运动

为匀速直线运动3.

如图甲所示的实验装置，可用来研究平抛物体的运动。（1）关于实验过程中的一些做法，以下合理的有

⁠。A.

安装斜槽轨道，使其末端切线保持水平B.

调整木板，使之与小球下落的竖直面平行C.

每次小球应从同一位置由静止释放D.

用折线连接描绘的点得到小球的运动轨迹ABC

解析：

为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，

A正确；小球在竖直平面内做平抛运动，所以坐标纸应在竖

直平面内，而坐标纸固定在木板上，所以木板应该在竖直平

面内，B正确；为使小球每次抛出时速度一样，则每次应从

同一位置释放小球，C正确；连线时应用平滑的曲线将坐标

纸上尽可能多的点连接起来，不在线上的点均匀分布在线的

两侧，D错误。（2）某同学在实验操作时发现，将小球轻轻放在斜槽末端时，小

球能自动滚下，他应该如何调整？

⁠

⁠。解析：

小球能自动滚下，说明斜槽末端切线不水平，因

此应调节斜槽末端使其切线水平。调节斜槽末端使其切线

水平（3）以抛出点为坐标原点O，利用水平位移x和竖直位移y的多组

数据作出小球的运动轨迹图并在图线上取一点P，如图乙所

示，则小球从O运动到P的时间t＝

s，小球初速度的大

小v0＝

m/s（重力加速度g取10

m/s2）。

0.3

1

4.

采用如图1所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。

（1）实验时需要下列哪个器材

⁠。A.

弹簧测力计B.

重垂线C.

打点计时器B

解析：

做“探究平抛运动的特点”实验时，需要木板、

小球、斜槽、铅笔、图钉、白纸、米尺、重垂线。米尺的作

用是能读出轨迹上某点的坐标。重垂线的作用是确保木板与

白纸是在竖直面内，使其与小球运动平面平行。时间可以通

过竖直方向做自由落体运动去求解，故不需要弹簧测力计与

打点计时器，故A、C错误，B正确。（2）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速

运动，记录下如图2所示的频闪照片。在测得x1，x2，x3，x4

后，需要验证的关系是

。已知

频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的

是

⁠。x4－x3＝x3－x2＝x2－x1＝x1

D

5.

如图所示，为一个“探究平抛运动的特点”的实验装

置，将一个斜槽固定在课桌桌面边缘，使斜槽末端切

线水平，右边缘A距竖直墙面x1＝10

cm。把白纸和复

写纸贴在墙上，记录