高考物理总复习 第四章 实验6研究平抛运动(必考)

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平抛运动实验【实验目的】(1)用实验的方法描出平抛运动的轨迹．(2)根据平抛运动的轨迹求初速度．【实验原理】（1）用描迹法画出小球平抛运动的轨迹．（2）建立坐标系，测出轨迹上某点的坐标 x、y，根据x＝v0t、y＝错误!gt2得初速度v0＝x错误!.【实验器材】斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、铅垂线、三角板、铅笔及刻度尺【实验步骤】(1)安装器材与调平：将斜槽放在水平桌面上，其末端伸出桌面外，调节末端使其切线水平后固定．检查斜槽末端是否水平的方法：将小球放在斜槽末端水平轨道的任意位置，小球都不滚动，则可认为斜槽末端水平．精细的检查方法是用水平仪调整．（2）用图钉把坐标纸钉在木板上，让木板竖直固定，其左上方靠近槽口,用铅垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直，整个实验装置如图所示．用铅垂线把木板校准到竖直方向，使小球平抛的轨道平面与板面平行，保证在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变．（3）建立直角坐标系xOy：以小球做平抛运动的起点O 为坐标原点,从坐标原点O 画出竖直向下的y 轴和水平向右的x 轴．确定坐标原点O 的方法是：把小球放在槽口末端处，用铅笔记下这时小球的球心在坐标纸上的水平投影点O,即为坐标原点（不是槽口端点）．(4)确定小球位置：让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下，从O 点开始做平抛运动．先用眼睛粗略估计小球在某一x 值处(如x＝1 cm 或 2 cm 等）的y 值，然后用铅笔尖指着这个位置，让小球从原释放处开始滚下,看是否与铅笔尖相碰，如此重复数次，较准确地确定小球通过的这个位置，并在坐标纸上记下这一点．(5）依次改变x 值，用与(4)同样的方法确定小球通过其他各点的位置．(6）描点画轨迹：取下坐标纸，将(4）（5）中所描出的各点用平滑曲线连接起来,这就画出了小球做平抛运动的轨迹曲线(所画曲线可不通过个别偏差较大的点,但必须保持曲线平滑,不允许出现凹陷处）．【注意事项】(1）固定斜槽时，必须注意使通过斜槽末端点的切线保持水平，以使小球离开斜槽后做平抛运动．(2）木板必须处在竖直平面内，与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，使小球的运动靠近图纸但不接触．(3）在斜槽上设定位卡板，使小球每次都从定位卡板所确定的同一位置由静止开始滚下，以保证重复实验时，小球做平抛运动的初速度相等．(4)应在斜槽上适当的高度处释放小球，使小球能以适当的水平速度抛出，其运动轨迹由图板左上角到右下角,这样可以充分利用坐标纸，减小测量误差．(5）由平抛运动方程求小球平抛的初速度时，应选取在平抛运动轨迹上离坐标原点O 较远的点的坐标数据来进行计算，这样既便于测量又减小了误差．【数据分析】（1)判断平抛运动的轨迹是不是抛物线:如图所示,在x 轴上作出几个等距离的点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，与轨迹的交点记为M1、M2、M3、…。

专题06 探究平抛运动的特点1.“描迹法”实验设计利用实验室的斜面小槽等器材装配如图所示的装置。

钢球从斜槽上滚下，通过水平槽飞出后做平抛运动。

每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止释放，钢球每次在空中做平抛运动的轨迹就相同。

设法用铅笔描出小球经过的位置。

通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置，用平滑的曲线将各点连接起来，从而得到钢球做平抛运动的轨迹。

这样我们就可以利用运动轨迹研究平抛运动的性质，确定平抛运动中的各个物理量。

2.实验步骤(1)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，即将小球放在斜槽末端的直轨道上，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。

(2)安装调整竖直木板：用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，并用悬挂在槽口的重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直，然后固定竖直木板，保证在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。

(3)确定坐标原点及坐标轴：选定斜槽末端处小球球心在木板上的点为坐标原点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)描绘运动轨迹：让小球从斜槽的某一固定位置由静止滚下，并从O点开始做平抛运动，先用眼睛粗略地确定小球在某一x值处(如x=1cm)的y值，然后使小球从开始时的位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置（小球刚好经过铅笔尖处），并在坐标纸上记下这一点，以后依次改变x的值，用同样的方法确定其他各点的位置。

取下坐标纸，用平滑的曲线把这些点连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹。

3.数据处理(1)已知抛出点O ：在轨迹上任取一点，测出对应的x 、y ，由t v x 0=和221gt y =得y g x v 20=。

(2)未知抛出点：①在轨迹上取两点A 、B ，使x x x AB OA ==。

①测出OA y 、AB y 。

①由于平抛运动水平方向上为匀速直线运动，AB OA x x =。

［考试标准]知识内容必考要求加试要求实验6：研究√平抛运动1．实验目的(1）用实验的方法描出平抛运动的轨迹．（2)用实验轨迹求解平抛物体的初速度．2．实验原理使小球做平抛运动，利用描迹法描绘小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，由公式:x＝v0t和y＝错误!gt2，可得v0＝x错误!。

3．实验器材（以斜槽法为例)斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺．4．实验步骤(以斜槽法为例）(1）按实验原理图甲安装实验装置，使斜槽末端水平．(2）以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴．(3）使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点．用同样方法，在小球运动路线上描下若干点．(4)将白纸从木板上取下，从O点开始连接画出的若干点描出一条平滑的曲线，如实验原理图乙所示．1．实验注意事项（1）固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平,保证小球的初速度水平．(2）固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直．(3)小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，为此，可在斜槽上某一位置固定一个挡板．(4)要在斜槽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．(5）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投影点．（6)计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜,以便于测量和计算．2．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线（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直角坐标系后，轨迹上各点的坐标具有y＝ax2的关系，且同一轨迹上a是一个特定的值．（2)验证方法方法一:代入法用刻度尺测量几个点的x、y坐标,分别代入y＝ax2中求出常数a，看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数．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y值的x2值，在y－x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上,并求出该直线的斜率即为a值．3．计算平抛运动的初速度（1)平抛轨迹完整(即含有抛出点）在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y,就可求出初速度v0.因x＝v0t，y＝错误!gt2,故v0＝x错误!.（2）平抛轨迹残缺(即无抛出点)图1如图1所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则Δh＝h BC－h AB＝gt2所以t＝错误!,所以初速度v0＝错误!＝x错误!。

专题4.6 平抛运动的相遇问题【考纲解读与考频分析】相遇和平抛运动都是高考考纲要求的考点，平抛运动的相遇问题是高考命题热点。

【高频考点定位】平抛运动的相遇问题考点一：平抛运动的相遇问题【3年真题链接】1．（2017高考江苏物理）如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为（）（A）t（B）2t（C）2t（D）4t【参考答案】C【名师解析】设第一次抛出时A球速度为v1，B球速度为v2，根据平抛运动规律，则A、B之间的水平距离x=（v1+ v2）t。

第二次两球的抛出速度都变为原来的2倍，设两球从抛出到相遇经过的时间为t’，根据平抛运动规律，则有x=（2v1+2 v2）t’。

联立解得t’=t/2，选项C正确。

【2年模拟再现】1．（6分）（2019湖南长郡中学等四校5月模拟）从离水平地面高H处以速度v0水平抛出一个小球A，同时在其正下方地面上斜抛另一个小球B，两球同时落到地面上同一位置，小球B在最高点时，距地面的高度为h，速度为v，则以下关系正确的是（）A ．h ＝H ，v ＝v 0B ．h ＝C ．h ＝D ．h=H /4，v ＝v 0【参考答案】D【命题意图】本题考查平抛运动、斜抛运动及其相关知识点。

【解题思路】对A 球，由平抛运动规律，H=12gt A 2，解得做平抛运动的时间为t A ，由x A =v 0t 解得A球的水平位移为x A =v 0tB 球，由于B 球做斜抛运动，根据运动的对称性规律，可将B 球的斜抛运动视为两段平抛运动，由h=12gt B ’2，可得B 球的运动时间为t B =2 t B 在水平方向的分位移为x B =vt B =v·2。

由题意有t A ＝t B ，x A ＝x B ，则可得h=H /4，v ＝v 0，选项D 正确，ABC 错误。

【方法归纳】对于平抛运动，可利用平抛运动规律列方程解答；对于斜抛运动，可根据对称性把斜抛运动分为两段对称的平抛运动分析解答。

一【实验目的】通过实验进一步明确平抛物体的运动是竖直方向的自由落体运动与水平方向的匀速直线运动的合运动，学会通过平抛物体运动的轨迹计算物体的初速度。

1、指出平抛物体的运动轨迹。

2、求出平抛物体的初速度。

二【实验原理】平抛运动可看作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则2021,gtytvx==令小球做平抛运动，利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹，建立坐标系，测量出x、y，再利用公式求ygxtxv2==，求出平抛物体的初速度.三【实验器材】斜槽(附挡球板和重锤线)､水准仪､小钢球､木板､竖直固定支架､刻度尺､三角板､白纸､图钉､定点用的有孔卡片､重锤线､铅笔等.四【实验步骤】1．安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。

2．调整木板：用悬挂在槽口的重锤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，然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。

3．确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点O，O点即为坐标原点。

4．描绘运动轨迹；在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘，然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。

保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同，用同样的方法，X可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。

取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。

2、 计算初速度：以O 点为原点画出竖直向下的y 轴和水平向右的x 轴，并在曲线上选取ABCDEF 六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x 和y ，用公式x=v 0t 和y gt =122计算出小球的初速度v 0，最后算出v 0的平均值，并将有关数据记入表格内。

高考物理总复习实验题知识专题讲解与训练实验题04研究平抛物体的运动1．（10分）（2020·湖北省武穴中学高一月考）某同学利用如图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图乙所示．图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10 m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等．完成下列填空：(重力加速度取10 m/s2)（1）设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3.从图乙中可读出|y1－y2|＝____m，|y1－y3|＝________m，|x1－x2|＝________m．(保留两位小数)（2）若已知抛出后小球在水平方向上做匀速运动．利用(1)中读取的数据，求出小球从P1运动到P2所用的时间为________s，小球抛出后的水平速度为________m/s.【答案】（1）0.60 1.60 0.60 （2）0.20 3.0【解析】【详解】（1）根据图（2）可解得：|y1-y2|=0.60m，|y1-y3|=1.60m，|x1-x2|=0.60m。

（2）小球经过P1、P2、和P3之间的时间相等，在竖直方向有：h1=0.60m，h2=1.60-0.60=1.00m；连续相等时间内的位移差为常数：△h=gt2，水平方向匀速运动：x=v0t其中△h=1.00-0.60=0.40m，x=0.60m，代入数据解得：t=0.20s，v0=3.0m/s2．（6分）（2020·山西省高一月考）某同学进行了“探究平抛运动规律”的实验，取g=10m/s2。

(1)该同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图所示的“小球做平抛运动”的照片。

图中每个小方格的边长为10cm，则可知该相机的曝光时间间隔为______s，该小球运动到图中“2”位置时的速度大小____m/s(结果均保留一位小数)。