2026高考物理总复习讲义含答案解析-实验五 探究平抛运动的特点

实验五探究平抛运动的特点

fm足四层•夯基础»»宿含公式定理

一、实验目的

1.描绘小球做平抛运动的轨迹。

2.计算平抛运动的初速度。

二、实脸器材

末端水平的斜槽、复写纸、坐标纸、小球、刻水尺、端水线、铅笔等。

三、实验步骤

L安装、调整竖直平板：将坐标纸放在更写纸下面，然后固定在竖直铁板上，并用悬挂在槽II的重垂线检查坐标

纸上的竖直线是否竖直。

2.安装、调整斜槽：将固定有斜槽的木板放在实验桌上，用平衡法检查斜槽末端是否水平，也就是将小球放

在斜槽末端直轨道上，小球若能静止在直轨道上的任意位置，则表明斜槽末端已调水平。

3.描绘运动轨迹：让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下，并从斜槽末端开始做平抛运动，小球落到倾斜的挡

板上，挤压及写纸，会在坐标纸上留下印迹，取下坐标纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛

运动的机迹。

4.确定坐标原点及坐标轴：选定斜槽末端处小球球心所在的点为坐标原*O,从坐标原点。画出竖直向下的y

轴和水平向右的x轴。

四、数据处理

1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线

如图所示，在X轴上作出等距离的几个点4、42、小…，把线段的长度记为/,则0/12=2/,。月3=3/,由4、

生、力3…向下作垂线，与轨迹交点分别记为Ml、〃2、…，若轨迹是一条抛物线，则各点的y轴坐标和X轴坐标

之间应该满足关系式（“是待定常量），用刻度尺测量某点的X、y轴两个坐标值代入歹=62求出Q,再测量

其他几个点的X、少轴坐标值，代入y=”2,若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线。

2.计算平抛物体的初速度

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情景1：若原点。为抛出点，利用公式x=W和尸好即可求出多个初速度vo=x8最后求出初速度的平均

值，这就是做平抛运动的物体的初速度。

情景2：若原点O不是抛出点

（1）在轨迹曲线上取.三点力、B、C,使%8=KBC=X，如图所示。力到B与〃到。的时间相等，设为兀

（2）用刻度尺分别测出〃、股、则有yAB=yB-yA，yBc=yc-yB。

=1

（3）ygc-yAngTf且工=射07\由以上两式得v（）=xJ"。

ysc-yAB

五、注意事项与误差分析

1.固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的初速度水平。否则小球的运动就不是平抛运动。

2.小球每次从槽中的同一位置由静止释放。这样可以确保每次小球抛出时速度相等。

3.要在斜轨上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由木板左上角到达右下角，这样可以减

小测量误差。

4.计算小球的初速度时，应选距抛出点适当远一些的点为宜，以便于测量和计算。

5.坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点。

I雪眼“四5V•探考点______»»理律方途

考点一教材原型实验

【的叫1】（2024•河北高考11题节选）图1为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸

的背板处尸轻直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸上

留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到/如图3所示的印迹，坐标纸的），轴对应竖直方向，坐标原

点对应平抛起点。

（1）每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度相同（填“相同”或“不同”）。

解析：（1）探究平抛运动特点的实验中，要使钢球到达斜槽末端的速度相同，则每次由静止释放钢球时，钢球在

斜槽上的高度相同。

（2）在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。

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答案：见解析图

解析：（2）用平滑曲线连接坐标纸上的点，即为钢球做平抛运动的轨迹，作图时应使尽可能多的点在图线上，不

在图线上的点均匀分布在图线两侧，如图所示。

（3）根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速度大小为0.72（0.67〜0.77均可）m/s（当地重力加速度g为9.8

m/s2,保留2位有效数字）。

解析：⑶根据平抛运动规律有x=腐、尸为凡联立可得vo=后,在轨迹图线上选取一点（8cm,6cm）,

代入数据可得i，o=O.72m/So

淡遇虹纪用如图1所示的装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重登并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道

P0滑下后从。点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白

纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

赠2

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（1）下列实验条件必须满足的有BD。

A.斜槽轨道光滑

B.斜槽轨道末段水平

C.挡板高度等间距变化

D.每次从斜槽上相同的位置由静止释放钢球

解析：（1）斜槽轨遒是否光滑不会影响钢球的平抛运动，A错误；斜槽轨道末段水平是为了保证钢球离开斜槽后

做平抛运动，B正确；挡板高度是否等间距变化不会影响钢球平抛运动的轨迹，C错误；每次从斜槽上相同的位置

由静止释放钢球，目的是让钢球到达斜槽末端速度相同，D正确。

（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球

静置于。点，钢球的球心（选填“最上端”“最下端”或“球心”）对应白纸上的位置即为原点。

解析：（2）小球在平抛运动中记录下的是钢球球心的位置，故抛出点也应是钢球静置于。点时球心的位置，故应

以钢球的球心对应在白纸上的位置为坐标原点。

（3）如图2所示是在某次实验中取得的数据，其中坐标原点为抛出点，g取10m/s2,则此小球做平抛运动的初速

度大小为1.6m/s。

解析：（3）由平抛运动规律有尸疑，x=wZ

联立得小球做平抛运动的初速度大小为

X0.32m/s=1.6m/s。

考点二创新拓展实验

!以刚、隹（2025•河南洛阳一模）在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验

时用如图1所示的装置。

实验操作的主要步骤如下：

A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并

保持板面与轨道末端的水平段垂直：

B.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A

C.将木板沿水平方向向右平移一段距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留

下痕迹8；

D.再将木板水平向右平移同样距离x,让小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，在白纸上得到痕迹Co

若测得x=20cm,A,〃间距离川=15cm,B、C间距离y2=25cm,已知当地的重力加速度g取10m小

（1）根据上述直接测量的量和已知的物理量可以计算出小球做平抛运动的初速度vo=2m/so

解析：（1）小球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，所以yi=g1，解得z=0.1

s,故小球做平抛运动的初速度为w）=：=Mm/s=2m/s。

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（2）关于该实验，下列说法中不正确的是D。

A.斜槽轨道不一定光滑

B.每次释放小球的位置必须相同

C.每次小球均需要静止释放

D.小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度/;,再由机械能守恒定律求出

解析：（2）实验中需要小球每次做平抛运动的轨迹相同，即从斜槽末端抛出时的初速度相同，所以每次释放小球

的位置必须相同，且每次小球均需要静止释放，而斜槽轨道并不一定要光滑，故A、B、C正确；由于斜槽不可能

完全光滑，且存在空气阻力，所以不能由机械能守恒定律求解小球的初速度，故D错误。

（3）另外一位同学根据测量出的不同x情况下的"和丝，令△），一及一）»并描绘出了如图2所示的州--图像，若

已知图线的斜率为k,则小球做平抛运动的初速度大小为与R的关系式为M）=JI—o

解析：（3）根据（1）题分析可知x二］》=w聆，整理得△了=备三，所以左=合，解得w=R

创新分析

1.实验方法创新：”将木板水平向右平移同样距离X"，这样保证了彳、仄C三点之间的时间间隔相同。

2.数据处理创新：利用AAX2图像中图线的斜率々=未，求解小球的初速度。

［瞰某物理实验小组利用如图中所示的实验装置探究平抛运动规律。在斜槽轨道的末端安装一个光电门，调节

激光束与实验所用小钢球的球心等高，斜槽末端切线水平，又分别在该装置正上方4处和右侧正前方8处安装频

闪摄像头进行拍摄，钢球从斜槽上的固定位置无初速度释放，通过光电门后抛出，测得钢球通过光电门的平均时

间为2.10ms,得到的频闪照片如图丙所示，。为抛出点，P为运动轨迹上某点，g取l（）m/s2。

（1）用50分度游标卡尺测得钢球直径如图乙所示，则钢球直径d=4.20mm,由此可知钢球通过光电门的速

度产2.（）m/s（此空结果保留2位有效数字）。

解析：（1）由游标卡尺读数规则可知钢球直径为d=4mm+10X0.02mm=4.20mm,

由此可知钢球通过光电门的速度v=^=2.0m/so

（2）在图甲中8处摄像头所拍摄的频闪照片为图丙中的」_（选填"a”或"b”）。

解析：（2）钢球做平抛运动时，水平方向上是匀速直线运动，竖直方向上是自由落体运动，故8处摄像头所拍摄

的频闪照片为b°

（3）测得图丙a中。、P间的距离为59.10cm,b中O、P间的距离为45.00cm,则钢球平抛的初速度大小w=_

1.97Ws（结果保留2位小数）。

解析：（3）由平抛运动规律可得，竖直方向刀=会产

代入数据得,=0.3s

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水平方向X=vot

代入数据得vo=1.97in/So

（4）通过比较钢球通过光电门的速度v与由平抛运动规律解得的平抛运动的初速度w的关系，从而验证平抛运动

的规律，

创新分析

1.本实验利用频闪摄像头拍摄小球运动过程中经过的位直，即准确、又方便，根据轨迹计算小球做平抛运动的初

速度。

2.利用光也门测量小球速度，并与利用机迹计算的速度进行比较，从而验证平抛运动的规律。

培养‘思维’•・落实力克事而计华

1.（2023•北京高考17题节选）用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。

（1）关于实验，下列做法正确的是ABD（填字母）。

A.选择体积小、质量大的小球

B.借助重垂线确定竖直方向

C.先抛出小球，再打开频闪仪

D.水平抛出小球

（2）图1所示的实验中，力球沿水平方向抛出，同时8球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2为某次

实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻力、8两球的竖直高度相同，可判断力球竖直方向做白由落

体运动:根据一力球相邻两位球水/距离和水，可判断力球水平方向做匀速直线运动。

（3）某同学使小球从高度为0.8m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动（每秒频闪25次），最多

可以得到小球在空中运动的10个位置。

解析：（1）用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，选择体积小、质量大的小球可以减小空气阻力的影响，

A正确：本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确：实验过程先打开频闪仪，再水平抛出小球，C错误，D正

确。

（2）根据任意时刻力、8两球的竖直高度相同，可以判断出4球竖直方向做自由落体运动：根据.4球相邻两位置

水平距离相等，可以判断力球水平方向做匀速直线运动。

（3）小球从高度为0.8m的桌面水平抛出，根据仁夫凡解得，=0.4s,频闪仪每秒频闪25次，频闪周期7=表

s=（）.04s,故最多可以得到小球在空中运动个数为：=10。

2.（2025•广西桂林模拟）如图甲所示是“研究平抛运动”的实验装置。

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（1）关于本实验，下列说法正确的是」_。

A.斜槽轨道必须光滑

R.斜槽轨道末端必须水平

C.小球每次从斜槽上不相同的位置自由滚下

D.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来

（2）某同学只记录了小球运动轨迹上的〃、。三点，并以。点为坐标原点建立直角坐标系，得到如图乙所示的

图像。已知重力加速度g取10m/s2,由图乙可知，小球做平抛运动的初速度大小为1，。=2m/s：小球抛出点的

坐标为（-10,—1.25）（单位：cm）o

解析：（1）为了使小球每次从斜槽末端抛出时的初速度水平且大小相等，小球应每次都从斜槽上相同的位置由静

止自由滚下，斜槽轨道末端必须水平，而斜槽轨道是否光滑对实验要求无影响，故A、C错误，B正确；由于实验

中存在误差，坐标纸上所记录的点不一定严格地分布在一条抛物线上，所以在绘制小球运动轨迹时，应先舍去一

些误差较大的点，将误差较小的点用平滑曲线连接起来，而这些点有的可能在曲线上，有的可能靠近并均匀分布

在曲线两侧，故D错误。

（2）因相邻两点的水平距离相等，故相邻两点间的时间间隔相等，设为T,竖直方向有A），=g〃

解得7=0.1s

则小球做平抛运动的初速度大小为

丫0=牛=2m/s

小球运动到〃点时的竖直分速度大小为

Vb产在誉■=1.5m/s

2T

小球从抛出点运动到力点所用的时间为

〃=%=（）.15s

9

则小球抛出点的横坐标为x=Xb—10（）1口/'=-10cm

纵坐标为y=yh~100X3用，=—1.25cm

故小球抛出点的坐标为（-10,-1.25）（单位：cm）o

3.（2025・四川成都模拟）某物理兴趣小组开展了对平抛运动规律的创新性探究，设计了如图甲所示的实验：将小

钢球从坐标原点。水平抛出，做平抛运动。两束光分别沿着与坐标轴平行的方向照射小球，在两个坐标轴光屏上

留下了小钢球的两个影子。回答下列问题：

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彩门

■

F

h

光

平行北

（1）影子1做一匀速r线运动,影子2做一门山落体运动。

（2）图乙是小张同学研究小钢球在斜面上做平抛运动的实验装置。每次将小钢球从弧型轨道同一位置静止释放逐

渐改变斜面与水平地面之间的夹角。并确保轨道末端位置不变，保证小球每次都能顺利地从轨道末端水平抛出并落

到斜面上，获得不同的水平射程x，最后根据测量数据作出了如图丙所示的x-tan。图像，取g=10m/s2°则由图丙

可知，小钢球在斜面顶端水平抛出时的初速度刈=0.7m/s。（结果保留1位小数）

解析：（1）影子1反映小钢球在水平方向的运动，所以影子I做匀速直线运动.影子2反映小铜速在竖直方向的

运动，所以影子2做自由落体运动。

（2）根据平抛运动规律有x=wf，y=权凡tanJ=（

联立解得x=4日tan。

9

由图丙可知皿=0.1m

g

解得vo和0.7m/so

4.（2025•安徽淮南模拟）在地球上用如图甲所示的实验装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方尸点处有水平放

置的刀片，当悬线摆至Q点处时能轻易被割断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相

机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所

示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s。照片大小如图乙中坐标

所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为5：12,则:

（1）由已知信息，可知“点不是（选填"是”或“不是”）小球的抛出点。

（2）由已知信息，若不计其他阻力，可以算出小球做平抛运动的初速度是一0.96m/s0（保留2位有效数字）

（3）由已知信息，可以推算出地球表面的重力加速度为9的m/s2。（保留2位有效数字）

解析：（1）因为竖直方向相邻两相等时间内的位移之比为1：2：3,不符合初速度为0的匀加速直线运动连续相

等时间内位移之比为1：3：5的特点，故a点竖直分速度不为0,故。点不是抛出点。

8/1()

（2）根据题意可知4、间水平距离为/=4x£cm=9.6cm。

小球在水平方向做/匀速直线运动，所以小球做平抛运动的初速度vo—0.96m/so

（3）竖直方向Ay=/=g〃，解得g=9.6m/s2。

5.（2025•广东佛山调研）2024年9月推出的某国产手机拥有多项先进技术，其连拍功能可实现每隔7=5s拍一

张照。某实验探究小组利用该手机的连拍功能来探究平抛运动规律。

（1）该小组用手机对一做平抛运动的小球进行连拍，取从抛出点开始连拍的5张照片进行电脑合成，得到图甲。

进一步作图后，得到图乙所示的图像，经测量，发现水平方向相邻小球的间距几乎相等，说明小球在水平方向做_

匀速直线运动。

（2）若小球的实际直径为。，照片上相邻小球间距均为x,照片上小球直径为d,则小球平抛的初速度表达式以）

=_%_。（用题中字母表示）

dL

（3）利用游标卡尺测得小球的实际直径如图丙所示，则小球的直径2.240cm,用刻度尺测得照片（图

乙）中小球直径d=0.56cm,通过计算，可得实际长度与照片中的长度之比为，1。

b而削

（4）用刻度尺测得照片（图乙）中y=（）.94cm、户=1.21cm、），3=1.48cm、^4=1.75cm,通过计算，小球在竖

直方向实际运动的加速度a=-22m/s2（结果保留3位有效数字），若该值与当地的重力加速度大小相近，乂

因小球做平抛运动，竖直方向初速度为零，则说明小球在竖直方向做自由落体运动。

解析：（1）由题知水平方向相邻小球的间距几乎相等，则说明小球在水平方向做匀速直线运动。

（2）由题意可知，照片中小球的初速度为丫=看照片与实际的比例关系为《，故有4=上，得串。=黑

（3）20分度游标卡尺的读数精确度为0.05mm,小球的直径即为游标卡尺的读数，小球的直径0=22mm+

8X0.05mm=22.40mm=2.240cm,照片中小球直径d=0.56cm,则实际长度与照片中的长度之比为?=带出