专题22探究平抛运动规律实验（原卷版）-2023高考一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第四章抛体运动

专题 22 探究平抛运动规律实验

第一部分知识点精讲

1．实验目的

(1)用实验方法描出平抛运动的轨迹。

(2)探究平抛运动竖直方向和水平方向运动的特点。

2．实验原理

用频闪照相的方法或研究平抛运动的实验装置得出小球做平抛运动的不同时刻的位置，

用平滑曲线连接各位置，得到小球做平抛运动的轨迹。以小球平抛的起点为坐标原点，沿

水平方向和竖直向下的方向建立直角坐标系，根据各点坐标数据研究小球在水平方向和竖

直方向的运动规律。

3．实验器材

(1)频闪照相机、铅笔、刻度尺、三角板。

(2)平抛实验装置、小钢球、白纸、复写纸、铅笔、刻度尺、三角板。

4．进行试验

方案一：频闪照相法：

(1)实验现象：利用频闪照相机得到物体做平抛运动与自由落体运动对比的频闪照片如

图1所示。

(2)现象分析：

① 在竖直方向上，两种运动经过相等的时间，下落相同的高度，即在竖直方向上的运

动是相同的，都是自由落体运动；

② 在水平方向上，平抛运动在通过相等的时间内前进的距离相同，即水平方向上的运

动是匀速直线运动。

(3)理论分析：

① 水平方向：初速度为 v0，物体不受力，即 Fx＝0，物体由于惯性而做匀速直线运动。

② 竖直方向：初速度为零，物体只受重力作用，即 Fy＝mg，a＝g，物体做自由落体运

动。

方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律

步骤 1：探究平抛运动竖直分运动的特点

(1)如图 2所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做__平抛__运动；同时 B球被释放，

做__自由落体__运动观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音。

(2)分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变 A球的初速度，发现两球__

仍同时落地__，说明平抛运动在竖直方向的分运动为__自由落体运动__。

步骤 2：探究平抛运动水平分运动的特点

1．装置和实验

(1)如图 3所示，安装实验装置，使斜槽 M末端__水平__，使固定的背板竖直，并将一

张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。

(2)让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平

行。钢球落到倾斜的挡板 N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。

(3)上下调节挡板 N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上__同一__(选填“同一”或

“不同”)位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。

(4)以斜槽水平末端端口处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点 O，过 O点画出竖直

的y轴和水平的 x轴。

(5)取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。

(6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为 y、4y、9y…

的点，即各点之间的时间__间隔相等__，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运

动特点。

(7)结论：平抛运动在相等时间内水平方向__位移相等__，平抛运动水平方向为__匀速

直线运动__。

2．注意事项

(1)实验中必须调整斜槽末端的切线__水平__，使小球做平抛运动(调节方法：将小球放

在斜槽末端水平部分，若小球__静止__，则斜槽末端水平)。

(2)背板必须处于__竖直__面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否__竖直__。

(3)小球每次必须从斜槽上__同一位置__由静止释放，这样可以使小球每次的轨迹相同。

(4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时小球__球心__在背板上的投影点。

(5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一

直到达右下角为宜。

误差分析：

1．A、B两球由于不完全相同，因而在空中所受阻力不同，产生误差。

2．探究平抛运动竖直方向的运动特点时，用小锤击打弹性金属片时，A球

不能完全水平飞出，B球不能立即被松开、同时下落，产生误差。

3．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动，

产生误差。

4．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不

准确，产生误差。

5．小球每次自由滚下时起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。

6．确定小球运动的位置时不准确，会导致误差。

7．量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差。

1．先研究水平方向的运动，再研究竖直方向的运动

可用图 a装置，研究水平方向的运动。在如图 a所示的装置中，两个相同

的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q。两轨道上端分别装有磁铁

C、D，调节电磁铁 C、D的高度，使 AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道

出口处的水平初速度 v0相等。

将小铁球P、Q分别吸在电磁铁 C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以

相同的初速度 v0同时分别从轨道M、N的下端射出。观察两小铁球是否同时到

达E处，发生碰撞。增加或者减小轨道M的高度，再进行实验，观察两小铁球

是否发生碰撞。

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