人教版高中物理必修第二册 实验：探究平抛运动的特点

第五章抛体运动

3实验:探究平抛运动的特点

基础过关练

题组一实验原理与操作

1.（2025湖南长郡二十校联盟模拟）图1为研究平抛运动的装置，用

频闪照相仪记录平抛小球在不同时刻的位置（如图2）,以探究平抛运

动的特点。下列说法不正确的是（）

A.实验时应先打开频闪仪,再用小锤敲击

B.两小球的质量可以不同,但都应体积较小且质量较大

C.若拍摄出的频闪照片开头有小部分破损不全,则无法求出力球的初

速度

D.多次实验中，用小锤击打弹性金属片后,两球落地时只听到一碰撞

声，说明两球竖直方向运动情况相同

2.（2025安徽安庆二中月考）在做“研究平抛运动的特点”的实验时,

通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹,实验装置如图所示。

⑴实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还

需要的是。

A.重垂线B.停表

C.弹簧测力计D.天平

⑵实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上,实验前要检查斜槽末

端是否水平,请简述你的检查方

法:O

(3)关于这个实验，以下说法不正确的是o

A.每次小球都要从同一高度由静止释放

B.释放小球的初始位置越高越好

C.小球做平抛运动所在的竖直平面要靠近坐标纸但不接触

D.确定坐标原点时,选定斜槽末端处小球最下端为坐标原点

⑷在做“探究平抛运动的特点”的实验时，坐标纸应当固定在竖直

的木板上，图中坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的

是。

B

I)

题组二数据处理与分析

3.（2025江西宜春宜丰中学月考）某同学利用频闪照相机和如图甲所

示的器材探究平抛运动的特点。斜槽末端”与被吸在电磁铁下的小

球0在同一高度,实验时，小球,在财点由静止释放,从斜槽末端飞出

时与挡片相碰（速度不变），电路立即断开，电磁铁释放小球Q,用频闪

照相机拍摄两小球的运动情况如图乙所示。只0两小球完全相同，

图乙中每个小方格的边长相等,不计空气阻力。

⑴小球尸到斜槽末端时，小球尸的球心应该与小球0的球心保持在_

（选填“相同”或“不同”）高度。

（2）如图乙所示，该同学发现乂二生二居由此判断小球〃在水平方向做—

（选填“匀速”或“匀加速”）直线运动;小球2与小球。的高度始终

相同，可推断小球尸在竖直方向上（选填“是”或“不是”）

做自由落体运动。

⑶若已知力、%,重力加速度为g,则频闪照相机拍照的频率为

（填正确答案标号）C

B.

A庐

c.*3层

⑷若方格纸每个小方格实际边长为L=5cm,重力加速度g取10

m/s2,则小球P做平抛运动的初速度大小为m/s（结果保留一

位有效数字）。

4.（2025安徽鼎尖联盟期中）某实验小组设计了探究平抛运动竖直分

运动特点的实验,装置如图1所示。把白纸和复写纸叠放后固定在竖

直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边与桌子边缘及木板平

行。将木板插入自制水平槽中，槽口间距相等用以改变木板到桌边的

距离,让小球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复写纸，在白纸上记

录小球的落点,重力加速度为go

I234

图J

⑴实验室有乒乓球、小塑料球和小钢球,其中最适合用作实验中平

抛物体的是。

⑵为了完成实验，以下做法错误或不必要的是O

A.实验时应保持桌面水平

B.斜面的底边必与桌边重合

C,将木板插入卡槽1且紧靠桌子边缘，小球由某位置静止释放，白纸

上小球的落点记为。

D.依次将木板插入槽2、3、4中，小球从同一位置由静止释放，白纸

上的落点分别记为a、b、c

E.选择对小球摩擦力尽可能小的斜面

F.更换白纸，多次实验

⑶在图1中，木板上悬挂有一条铅垂线,其作用

是O

（4）选取落点清晰的白纸如图2所示,用刻度尺分别测出相邻两点之

间的距离记为必、K、先及相邻槽口间的距离记为x,若

必：乃：〃尸,说明平抛运动在竖直方向的分运动是匀加速直

线运动。若已知小球平抛时的初速度为匕，则小球竖直方向的加速度

大小为（用测量所得的物理量力、切及小匕表示），若加

速度与当地重力加速度相等，则说明平抛运动的竖直分运动为自由落

体运动。

；—刀—LTb

图2

能力提升练

题组一教材常规实验

1.（2025天津河东区五十四中月考）（1）某同学利用如图甲所示的实

验装置“研究小球做平抛运动的规律”。关于此实验,下列说法正确

的是（）

।重垂线

丙

A.为了较准确地描绘出小球运动的轨迹，记录的点应适当多一些

B.重垂线只是用来检验背板是否竖直

C.白纸固定在复写纸的前面

D.在描绘出的轨迹上,从抛出点开始依次取竖直方向比值为1：3：5

的三段位移，则对应水平方向的三段位移之比接近1：1：1

⑵某次实验时，该同学用频闪照相机拍摄到如图乙所示的小球平抛

运动的照片，照片中小方格的边长£=0.4cm,小球在平抛运动中的几

个位置如图中的a、b、c、d所示,则照相机每隔s曝光一

次，小球的初速度为叱m/s（当地重力加速度大小麦10

m/s2）o

⑶再次实验时得到的痕迹点如图丙所示,其中有一个偏差较大的点，

产生的原因可能是:该次实验时o

A.小球释放的高度偏高

B.小球释放的高度偏低

C.小球没有被静止释放

D.挡板1介未水平放置

2.（2024山西太原期中）某小组同学利用图甲所示装置研究平抛运动,

用印有小方格的纸记录小球运动的点迹,在方格纸上建立坐标系。小

球在平抛运动中的几个位置a、b、c、d如图乙所示,a为坐标原点，

小方格的边长为L,重力加速度为g。

（1）改变水平挡板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,从而可描

绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛运动,将水平

挡板依次放在图中1、2、3的位置,且1与2的间距等于2与3的间

距。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为乂、为、

如忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是o

A.也一Xi>xr至B.x2-x{<X3-x2

C.尼-乂二吊-ED.无法判断

⑵根据a、b、c、d的坐标，请预测紧接着的下一点e的坐标为

⑶若实验中把轨道末端记为坐标原点,建立坐标系,记录小球平抛过

程中的位置,拟合得到一条过原点的平滑曲线,测得曲线上某点坐标

（苞,先）,由此得到平抛初速度片为庐,不计空气阻力的影响，该测量

yj/乂）

值和真实值相比（选填“偏大”“偏小”或“相等”

题组二拓展创新实验

3.（2025河北廊坊联考）如图所示为桶装水的电动抽水器，某实验小

组欲利用平抛运动的规律来测量该抽水器的流量0（单位时间流出水

的体积），题中物理量单位均为国际单位制单位。

（1）测量抽水器出水管内径（直径），调节管口方向，使其（选

填“水平”或“竖直”）。

⑵启动抽水器后水均匀从管口射此待水流速稳定后,测出管口到落

地点的高度差为A水平距离为£,已知重力加速度大小为g,则出水

口处水流速度大小片，该抽水器的流量3O（用d、

£、g、方表示）

（3）若用水杯接水，经过实际验证发现接满一杯水所用的时间总比通

过计算得出的时间短，请写出可能的原因:

（写出一条即可）。

4.（2025湖北高中名校联盟联考）图（a）为用二维运动传感器研究平

抛运动的实验装置图。将发射器A从倾斜轨道上某位置由静止释放

后,A沿轨道下滑,并从轨道末端水平向左抛此A在运动过程中每隔

0.02s向周围空间发射一次红外线、超声波脉冲，接收器夕上的两

个红外线、超声波传感器5、氏接收脉冲，并通过计算机记录脉冲到

达传感器的时间。

⑴在实验室条件下,（选填“需要”或“不需要”）考虑红

外线从4到夕的传播时间。

（2）月某次脉冲发出后，夕接收到红外线脉冲的时刻为t。、风、A接收到

超声波脉冲的时刻分别为⑶则由这三个数据可以计算出力在一

时刻到丛氏的直线距离分别为S尸、S2=（已知超

声波在空气中传播的速度为。；由于8、区的间距已知，由几何知识

即可确定力在该时刻的位置。

（3）本实验有如下操作步骤,则实验操作的顺序应为o

A.将发射器A放置在轨道的水平部分的末端

B,将发射器A从轨道的倾斜部分上某位置由静止释放

C.在计算机软件中点击“零点设置”按钮，进行坐标调零，即设置/

此时的位置坐标为(0,0)

D.在计算机软件中点击“开始记录”按钮，开始采集发射器A位置随

时间变化的信息

⑷如图(b)所示为某次实验得到的力抛出后不同时刻的水平、竖直

位置坐标,点击计算机软件中的“二次拟合”按钮，绘制得到4做平

抛运动时的X-Y关系图像,则

Y/m

图(h)

A.应让所有数据点都落在拟合曲线上

B.该图像为发射器/做平抛运动的实际轨迹

C.由图示数据可计算/做平抛运动的加速度

D.由图示数据可计算力做平抛运动的初速度

答案与分层梯度式解析

基础过关练

1.c要完整记录平抛小球的运动，需要先打开频闪仪,A说法正确；

自由落体运动的条件之一就是阻力可以忽略不计，所以实验小球的体

积较小且质量较大,B说法正确；频闪照片开头有小部分破损不全,可

以先在竖直方向对相邻间距运用公式△产g△求出时间间隔7；再在

水平方向依据匀速直线运动,运用公式x=vT,求出初速度,故C说法

错误;听到--碰撞声,说明两球同时落地,竖直方向的运动情况相同,D

说法正确。

2.答案（DA（2）将小球无初速度放在斜槽的末端,看小球是否保

持静止状态（3）BD（4）C

解析（1）实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,还需要

的器材是重垂线，以检查木板是否竖直,确保小球抛出时在竖直面内

运动,A正确;实验是利用分运动的等时性原理分析数据，不需要用停

表测时间,B错误;该实验不需要测量质量和力，故不需要天平和弹簧

测力计,C、D错误。

⑵检查斜槽末端是否水平的方法:将小球无初速度放在斜槽末端的

任意位置,若小球保持静止状态,则斜槽末端水平。

⑶因为要画同一运动的轨迹,每次释放小球的位置必须相同,且由静

止释放，以保证获得相同的初速度,故A正确；小球释放的初始位置并

非越高越好,若是太高,抛出时的水平速度太大,实验难以操作,故B

错误；实验要求小球做平抛运动时靠近但不接触坐标纸平面,避免因

摩擦而使运动轨迹改变,故C正确;确定坐标原点时,应以斜槽末端的

小球球心的投影点处作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的坐

标原点，故D错误。

(4)小球做平抛运动，要分解为水平和竖直方向的分运动,所以坐标纸

应该横平竖直，小球在斜槽末端静止时在木板上的投影应该在坐标纸

上，故选C。

易错分析

探究平抛运动的特点的实验装置分析

3.答案(1)相同(2)匀速是(3)B(4)1

解析(1)小球〃在斜槽末端时，球心应该与小球。的球心在相同高

度，以便于对比两小球在竖直方向上的运动情况。

(2)因为频闪照相机照相的时间间隔相同,由片可知,当x尸后扁时,

小球P在水平方向做匀速直线运动;小球。做自由落体运动,而小球

户与小球。的高度始终相同，则小球〃在竖直方向上也做自由落体运

动。

⑶设频闪照相机抡照的频率为f,则拍照的时间间隔为片力根据匀

变速直线运动连续相等时间内的位移关系、kgT,有2g•也二%-几

故六宿，故选B。

(4)设频闪周期为7；则3L+gT,解得六0.1s,小球。做平抛运动的

初速度大小匕二年二1m/s©

4.答案（1）小钢球（2）BE（3）将木板调整到竖直平面

（4）1：3：5诏

X2

解析（1）为了减小空气阻力的影响，平抛物体应选择体积小、质量

大的物体，即小钢球最适合用作实验中的平抛物体。

⑵为了确保小球飞出后的速度方向沿水平方向，实验时应保持桌面

水平,故A说法正确;实验中只需要保持小球飞出后的速度大小一定,

方向沿水平方向，可知斜面的底边不要求必须与桌边重合,故B说法

错误;实验中需要记下小球刚平抛时在白纸上留下的痕迹，即将木板

插入卡槽1,且紧靠桌子边缘，小球由某位置静止释放，白纸上小球的

落点。即为平抛初位置，故C说法正确；为了确保小球飞出的初速度

一定,小球从同一位置由静止释放，依次将木板插入槽2、3、4,小球

在白纸上留下印记，分别记为a、b、c,D说法正确；当小球每次均从

同一位置静止释放时,所受的摩擦力相同，小球飞出的初速度相等,即

实验中不需要选择对小球摩擦力尽可能小的斜面,故E说法错误;为

了减小实验过程中的误差，需要更换白纸，多次实验,F说法正确。

⑶木板上悬挂有一条铅垂线,其作用是将木板调整到竖直平面。

⑷平抛运动竖直方向上的分运动是自由落体运动,在水平方向上的

分运动是匀速直线运动，由于槽口间距相等，则水平分位移相等,表明

白纸上相邻点迹经历的时间相等，白纸上的点迹反映的是竖直方向的

自由落体运动,根据自由落体运动规律可知乂：%：入口：3：5。

在竖直方向有卜尸aT、△尸%是连续相等时间内的位移差），

在水平方向有产%A联立可得斤必寸⑥：解得斫竺萨

能力提升练

1.答案（1）AD（2）0,020.4（3）AC

解析（1）为了能较准确地描绘出小球的运动轨迹，记录的点应适当

多一些,并用平滑曲线连接,A正确;重垂线不仅可以检验背板是否竖

直，还可以在探究平抛运动特点时作y轴,B错误;为了在白纸上留下

痕迹点，白纸应固定在复写纸与背板之间,C错误;在描绘出的轨迹上,

从抛出点开始依次取竖直方向比值为1：3：5的三段位移,根据初速

度为零的匀加速直线运动推论知,这三段位移所用的时间相等，由于

小球在水平方向上做匀速直线运动，则对应水平方向的三段位移之比

接近1：1：1,D正确。

⑵在竖直方向上,根据匀变速直线运动的规律可得△尸解得

交0.02s,在水平方向，根据匀速直线运动规律可得%W=$0.4m/s。

（3）通过图像可知，这个偏差较大的点的水平位移明显大于正常点，说

明小球离开斜槽时初速度变大,故可能的原因为“小球释放的高度偏

高”或“小球没有被静止释放”；如果“挡板物V未水平放置”会导

致所有点发生偏移，故选A、Co

2.答案（DA（2）8£16Z（3）偏大

解析（1）由于平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，下落的速度

越来越大,则下落相等位移所用的时间越来越短（点拨：1到2的时间

大于2到3的时间），小球在水平方向做匀速直线运动，故也一为＞吊-花,

故选Ao

⑵/、be、。〃竖直距离之比为1：3：5,可知a点为抛出点，加的

竖直距离为7A,则e点纵坐标尸£+3/+5£+7£=16£,横坐标

产4X2£=8£。

⑶小球平抛运动的抛出点应该在轨道末端上方距离为r（小球的半

径）处,若实验中把轨道末端点记为坐标原点，建立坐标系,则竖直位

移测量值偏小,若由右不恁计算平抛初速度,则测量值和真实值相比

偏大。

3.答案（1）水平⑵瑜哼患

⑶见解析

解析（1）为保证水做平抛运动，抽水机抽出的水的初速度要沿水平

方