2027届新高考物理热点精准复习 探究平抛运动的特点

2027届新高考物理热点精准复习探究平抛运动的特点索引考点1考点2随堂达标检测实验知识储备课程标准

1.知道平抛运动的轨迹是抛物线,能熟练操作器材,会在实验中描绘其轨迹。2.会通过描绘的平抛运动轨迹计算物体的初速度。01实验知识储备1.实验思路用描迹法逐点画出小钢球做平抛运动的轨迹,判断轨迹是否为抛物线并求出小钢球的初速度。2.实验器材末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、刻度尺、重垂线、三角板、铅笔等。3.实验过程(1)安装、调整背板:将白纸放在复写纸下面,然后固定在装置背板上,并用重垂线检查背板是否竖直。(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,如图所示。

(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,并从斜槽末端飞出开始做平抛运动,小球落到倾斜的挡板上,挤压复写纸,会在白纸上留下印迹。取下白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轨迹。(4)确定坐标原点及坐标轴:选定斜槽末端处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O,从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。4.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轴上找出等距离的几个点A1、A2、A3、…,把线段OA1的长度记为l,则OA2=2l,OA3=3l,由A1、A2、A3、…向下作垂线,与轨迹交点分别记为M1、M2、M3、…,若轨迹是一条抛物线,则各点的y坐标和x坐标之间应该满足关系式y=ax2(a是待定常量),用刻度尺测量某点的x、y两个坐标值代入y=ax2求出a,再测量其他几个点的x、y坐标值,代入y=ax2,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。

5.注意事项(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了。(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的速度相等。(3)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,球的球心在背板上的水平投影点。02考点1教材原型实验(2026·江西新余模拟)用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板。从同一位置重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点,即可描出钢球做平抛运动的轨迹,进而研究平抛运动的规律。根据实验原理,回答以下问题:(1)实验前,应将钢球放在斜槽末端,根据钢球的运动情况,调节支脚螺丝A、B,使斜槽末端

。

(2)研究平抛运动,下列做法可以减小实验误差的是

。

A.尽量减小钢球与斜槽间的摩擦B.挡板高度等间距变化C.实验时,让钢球每次都从同一位置由静止开始滚下D.尽可能记录多个痕迹点水平CD(3)该实验中,在取下白纸前,应确定坐标原点O的位置,并建立直角坐标系,下列图像中坐标原点和坐标系的建立正确的是

。

C(4)若某同学只记录了钢球运动途中的A、B、C三点的位置,取A点为坐标原点,各点的位置坐标如图乙所示,钢球平抛的初速度大小v0=_____

m/s(重力加速度g取10m/s2,结果保留两位有效数字);钢球抛出点的位置坐标是

(以cm为单位,答案不用写单位,注意正负号)。

1.0(-10,-5)[解析]

(1)实验前,应将钢球放在斜槽末端,根据钢球的运动情况,调节支脚螺丝A、B,使斜槽末端水平。(2)钢球与斜槽之间有摩擦力,但钢球每次从相同的位置滚下,摩擦力每次都是相同的,不影响实验过程,故A错误;实验中,挡板高度并不需要等间距变化,故B错误;钢球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放,这样才能保证钢球初速度相同,故C正确;尽可能记录多个痕迹点,可以减小实验误差,故D正确。(3)该实验中坐标原点O的位置,应该在钢球在斜槽末端时球心的投影点。故选C。

(2026·云南昭通阶段练习)用如图甲所示装置研究平抛运动。(1)下列说法正确的是

。

A.斜槽轨道必须光滑且槽口水平B.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放小钢球C.建立坐标轴时应该以槽口的端点作为坐标原点D.绘制平抛运动轨迹时应该用直线连接小钢球经过的所有位置(2)实验装置中重垂线的作用是____________________________________________。

B方便将硬板调整到竖直平面,并确定坐标轴y轴方向(3)如图乙所示,在平抛轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x=10cm,测得AB和BC的竖直间距分别是y1=14.7cm和y2=24.4cm,已知当地重力加速度为g=9.7m/s2,则可求得小钢球平抛的初速度大小为

m/s,B点速度与水平方向夹角的正切值为

。(以上结果均保留两位有效数字)

1.02.0[解析]

(1)为了保证小钢球每次抛出的初速度相同,每次需要从斜槽上相同的位置无初速度释放小钢球,但斜槽轨道不需要光滑,为了保持小钢球抛出的速度处于水平方向,斜槽轨道槽口必须水平,故A错误,B正确;建立坐标轴时应该以小钢球出槽口时球心在木板上的投影点作为坐标原点,故C错误;绘制平抛运动轨迹时,应去掉误差较大的点,用平滑曲线连接剩下的点,故D错误。(2)实验装置中重垂线的作用是:方便将硬板调整到竖直平面,并确定坐标轴y轴方向。

03考点2拓展创新实验实验器材创新

利用喷水法、频闪照相法、用传感器和计算机都可以描绘物体做平抛运动的轨迹常见的创新实验类型实验过程创新

间隔相等距离后移挡板数据处理创新用图像法进行数据处理(2023·北京卷)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

。

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ABD(2)图1所示的实验中,A球沿水平方向抛出,同时B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A、B两球的竖直高度相同,可判断A球竖直方向做

运动;根据

,可判断A球水平方向做匀速直线运动。

自由落体A球相邻两位置水平距离相等(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

个位置。

11(4)某同学实验时忘了标记重垂线方向,为解决此问题,他在频闪照片中,以某位置为坐标原点,沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向,建立直角坐标系xOy,并测量出另外两个位置的坐标值(x1,y1)、(x2,y2),如图3所示。根据平抛运动规律,利用运动的合成与分解的方法,可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为

。

[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A、B两球的竖直高度相同,可以判断出A球在竖直方向做自由落体运动;根据A球相邻两位置水平距离相等,可以判断A球在水平方向做匀速直线运动。

(2026·吉林联考)某同学利用光电门和如图所示的器材探究平抛运动的特点。斜槽和水平轨道平滑连接置于水平桌面上,水平轨道末端安装一光电门,使得直径为D的钢球通过光电门时光线正好射向钢球球心。在水平地面的竖直挡板上附有复写纸和白纸,钢球运动至竖直挡板时在白纸上留下点迹。(1)依次将挡板水平向右移动距离x,重复实验,在白纸上留下点迹A、B、C,钢球每次

(选填“需要”或“不需要”)从同一位置释放。

(2)测量AB、BC竖直距离分别为y1和y2,光电门的挡光时间为t,钢球做平抛运动的初速度大小为

;打下相邻两点的时间间隔T=

;钢球竖直方向的加速度大小a=

。(均用题中物理量表示)

需要

04随堂达标检测1.(2024·河北卷)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于竖直面内,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,得到了如图2所示的印迹,坐标纸的y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

(选填“相同”或“不同”)。

(2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。(3)根据轨迹,求得钢球做平抛运动的初速度大小为

m/s(当地重力加速度g为9.8m/s2,保留两位有效数字)。

图见解析0.72相同

2.实验小组做“探究平抛运动的特点”的实验:(1)某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹如图甲所示,O为平抛的起点,在轨迹上任取三点A、B、C,测得A、B两点竖直坐标分别为y1=5.0cm、y2=45.0cm,A、B两点水平间距Δx=60.0cm,则平抛小球的初速度v0为

m/s(结果保留两位有效数字,g取10m/s2)。

3.0(2)该同学在实验时忘记描下O点,他用一张印有小方格的纸记录小球的运动轨迹,小方格的边长为L,若小球在平抛运动途中的三个位置如图乙中的A、B、C所示(当地重力加速度为g,以下问题用已知量对应的字母表示),则:①小球从A点运动到C点所用的时间为

。

②小球经过B点时速度的水平分速度为

。

③小球经过C点时速度的竖直分速度为

。

3.(2026·河北石家庄调研)利用频闪照片研究平抛运动规律,得到的照片经1∶1还原后如图所示,连续曝光过程中小球依次出现在A、B、C三个位置,图中每个正方形的边长为20cm,重力加速度g取10m/s2,空气阻力不计。(1)频闪照相机的曝光频率为

Hz。

(2)平抛运动的水平初速度为

m/s。

(3)以A点为坐标原点,水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,则平抛运动抛出点的坐标为

(以cm为单位)。

(-60m,-20m)53

4.在做“探究平抛运动的特点”的实验时:(1)钢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。

(2)某同学通过实验得到的轨迹如图甲所示,由轨迹可知,竖直距离yOA∶yAB∶yBC=

,tOA∶tAB∶tBC=

,这表明在竖直方向上的运动是初速度为

的

运动。

重垂线1∶3∶51∶1∶1零匀加速直线(3)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点,测出其坐标,并在直角坐标系内绘出了y-x2图像(如图乙所示),此平抛运动中钢球的初速度v0=0.49m/s,则竖直方向的加速度g=

m/s2(结果保留三位有效数字)。

9.60

5.(2026·江苏南京月考)小明采用如图甲所示的实验装置研究平抛运动的规律,实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t,底板上的标尺可以测得水平位移d。(1)实验中斜槽轨道末端的切线必须是水平的,这样做的目的是

。

A.保证小球运动的轨迹是一条抛物线B.保证小球飞出时,速度沿水平方向C.保证小球在空中运动时的加速度为gD.保证小球飞出时,速度既不太大也不太小B(2)实验中,以下操作可能引起实验误差的有

。

A.安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平B.没有从轨道同一位置释放小球C.斜槽不是光滑的D.空气阻力对小球运动有较大影响AD(3)保持水平槽口距底板的高度h=0.420m不变,改变小球在斜槽轨道上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。v0/(m·s-1)0.7411.0341.3181.584t/ms292.7293.0292.8292.9d/cm21.730.338.646.4由表中数据可知,在实验误差允许的范围内,当h一定时

。

A.落地点的水平距离d与初速度v0大小成反比B.落地点的水平距离d与初速度v0大小成正比C.飞行时间t与初速度v0大小无关D.飞行时间t与初速度v0大小成正比BC(4)小华同学在实验装置的后面竖直放置一块贴有白纸和复写纸的木板,图乙是实验中小球从斜槽上不同位置释放获得的两条轨迹,图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置

(选填“较低”或“较高”)。

较高(5)小华同学接着用方格纸做实验,若小球在某次平抛运动中先后经过的三个位置a、b、c,如图丙所示,已知小方格的边长L=1cm,g取10m/s2,则小球在b点的速度大小为

m/s(结果保留两位有效数字)。

0.79解析:(1)要研究平抛运动的规律,轨道末端的切线必须是水平的,这样做的目的是使小球飞出时,速度必须沿水平方向,使小球做平抛运动,A错误,B正确;小球在空中运动时的加速度和小球飞出时的速度大小与轨道末端是否水平无关,C、D错误。(2)要研究平抛运动的规律,安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平,小球抛出后的运动不是平抛运动,能引起实验误差,A正确;没有从轨道同一位置释放小球,因为有光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t,因此不会产生误差,B错误;因为实验是要研究平抛运动的规律,即研究小球从离开水平轨道到落到底板上运动的规律,与斜槽是否光滑无关,C错误;空气阻力对小球运动有较大影响时,小球在空中的运动就不是平抛运动了,所以能产生实验误差,D正确。(3)由表中数据可得d1=0.217

m≈0.741×0.292

7

md2=0.303

m≈1.034×0.293

0

md3=0.386

m≈1.318×0.292

8

md4=0.464

m≈1.584×0.292

9

m由计算结果可知,在实验误差允许的范围内,落地点的水平距离d与初速度v0大小成正比,A错误,B正确;由表中数据可知,飞行时间t与初速度v0大小无关,C正确,D错误。

6.(2026·福建福州一模)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(a)所示,A板是一块水平放置的木板,在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽[图(a)中P0P0'、P1P1'、…],槽间距均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的P0P0'、P1P1'、P2P2'、…插槽中,每次让小