第一章　抛体运动 3　探究平抛运动的特点--2026教科版高中物理必修第二册章节练

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2026教科版高中物理必修第二册
第一章　抛体运动
3　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.如图所示,在“研究平抛运动”实验中,横挡条卡住平抛小球,用铅笔标注小球落在挡条上的最高点,从而确定平抛运动的轨迹,关于此实验,下列说法正确的是(　　)
A.坐标原点应选小球在斜槽末端点时球心的位置
B.坐标原点应选小球在斜槽末端点时球的上端
C.每次从斜槽上释放小球的位置不一定相同
D.斜槽轨道必须是光滑的
2.(2025四川内江阶段检测)图甲是“研究物体做平抛运动”的实验装置图,在白纸上描绘出小钢球平抛运动的轨迹,然后研究平抛运动的规律。
　
(1)该实验中,在取下白纸前,应确定坐标原点O,并建立直角坐标系,下列图像坐标原点和坐标系的选择正确的是　　　　。
　　
(2)某同学在实验过程中,记录了小钢球平抛运动轨迹的一部分,如图乙所示。x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向,取重力加速度大小g=10 m/s2,由图乙中所给的数据可判断出图中坐标原点O　　　　(选填“是”或“不是”)抛出点;由此测出小钢球做平抛运动的初速度为　　　　 m/s。
(3)实验结果发现,测出的小钢球做平抛运动的初速度跟实际值相比有较大的误差,可能的原因是　　　　。
A.斜槽轨道末端水平段过长
B.没有平衡斜槽轨道的摩擦力
C.小钢球没有每次都从斜槽同一高度由静止释放
题组二　实验数据处理
3.(2024四川成都开学考试)同学利用不同的实验装置探究平抛运动规律。
(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤敲击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球自由下落。关于该实验,下列说法正确的是　　　　(填标号)。
A.两球的质量必须相等
B.两球将同时落地
C.敲击的力度越大,A球在空中运动的时间越长
D.实验说明A球在竖直方向做自由落体运动
　
(2)乙同学拍摄到的小球做平抛运动的频闪照片如图乙所示,图乙中小方格的边长均为5 cm,重力加速度大小取g=10 m/s2,照相机的频闪周期为　　　　s;小球做平抛运动的初速度大小为　　　　m/s。
能力提升练
题组一　实验数据处理与误差分析
1.(2024河南名校联盟联考,)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P0P'0、P1P'1……],相邻两槽间距均为L。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P0P'0、P1P'1、P2P'2……插槽中,每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打下一点后,把B板插入后一槽中。
　
(1)实验前必须调节斜槽末端切线　　　　。
(2)该同学因操作失误直接将B板从A板的某一插槽插入开始实验,并逐一往后面的插槽移动直至完成实验,得到实验结果如图(b)所示,并且在打第3个点[图(b)中的d点]时点迹很不清晰,该同学依然使用这一实验结果完成了实验。他测量出图(b)中bc的距离为y1,ce的距离为y2,则小球平抛初速度的计算式为v0=　　　(用L、y1、y2、g表示)。
(3)若考虑空气阻力作用,则计算出的小球平抛初速度的值比真实值　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
题组二　实验拓展创新
2.(2025四川成都期中)研究小球平抛运动的性质实验过程中,用如图(a)所示的装置。
(1)该实验装置中,关于传感器作用的叙述,以下说法正确的是　　　　。
A.光电门传感器的作用是测量小球的直径
B.光电门传感器的作用是测量小球的速度
C.安置在底板上的碰撞传感器的作用是测量小球的水平位移
D.安置在底板上的碰撞传感器的作用是测量小球的平抛时间
(2)如图(b)所示,利用数码相机的连拍功能记下了做平抛运动的小球的三个位置A、B和C。闪光间隔时间为 s。在实验中用光电门传感器测出小球抛出时的初速度为0.492 m/s。则该地的重力加速度大小为　　　　 m/s2。(已知背景方格纸均为正方格)
　
3.(2025四川绵阳阶段检测)某学习小组利用手机和刻度尺研究小球做平抛运动的规律。他们用手机拍摄功能记录小球抛出后位置的变化,每隔时间T拍摄一张照片。
(1)在小球抛出瞬间拍摄一张照片,标记小球的位置为A(抛出点),然后依次连续拍下两张小球的照片并标记小球位置B和C;
(2)经测量,AB、BC两线段的长度分别为l1、l2;
(3)若忽略空气阻力,则
①　　　 (填“=”“>”或“<”);
②如图所示,若某同学测得AB与水平方向的夹角为θ=30°,l1=2.5 cm,已知照片中尺寸为实际尺寸的,g=10 m/s2,则小球经过B点的速度大小为vB=　　　　 m/s(结果用根号表示);
③若小球从B到C的位移BC与水平方向的夹角为α,则α=　　　　。
答案与分层梯度式解析
第一章　抛体运动
3　探究平抛运动的特点
基础过关练
1.B　由于实验步骤中用铅笔标注小球落在挡条上的最高点,从而确定平抛运动的轨迹,所以坐标原点应选小球在斜槽末端点时小球的上端,故A错误,B正确;为了确定平抛的运动轨迹,需要小球有不变的初速度,所以每次从斜槽上释放小球的位置必须相同,而下滑过程中轨道是否光滑对实验没有影响,故C、D错误。
2.答案　(1)C　(2)不是　1.5　(3)C
解析　(1)小球在斜槽末端时,坐标原点应在小球球心上。故选C。
(2)小钢球在水平方向做匀速直线运动,OA、AB间水平位移相等,故小钢球从O→A、A→B所经历的时间相等,若O点为抛出点,则竖直方向做自由落体运动,OA、AB间竖直位移之比应该为1∶3,而不是1∶2,故O点不是抛出点;竖直方向做匀变速直线运动,根据匀变速直线运动推论有Δy=gT2,解得小钢球从O→A的时间为T==0.1 s,则小钢球做平抛运动的初速度为v0===1.5 m/s。
(3)为了减小实验误差,斜槽末端切线必须水平,从而保证小钢球抛出时初速度水平,误差与水平段长度无关,故A错误;斜槽轨道不需要光滑,只要保证小钢球每次从斜槽的同一位置由静止滚下,从而保证每次小钢球平抛运动的初速度相等,若小钢球没有每次都从斜槽同一高度由静止释放,则会使测出的速度误差较大,故B错误,C正确。
3.答案　(1)BD　(2)0.1　1.5
解析　(1)无论敲击力度多大,A、B两球一定同时落地,该实验现象说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动,两球的质量不需要相等。故选B、D。
(2)由图乙可知,在竖直方向上有Δh=hbc-hab=2×5 cm=10 cm,根据Δh=gT2可得T=0.1 s,在水平方向上有3L=v0T,解得v0=1.5 m/s。
方法技巧
平抛轨迹残缺(即无法确定抛出点)时的数据处理方法
　　如图所示,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=hBC-hAB=gt2,所以t=,所以初速度v0==x。
能力提升练
1.答案　(1)水平　(2)L　(3)偏大
解析　(1)为了保证小球做平抛运动,斜槽的末端切线应水平。
(2)设小球做平抛运动过程中水平方向每经过距离L用时为T,在竖直方向上,bc间用时为T,ce间用时为2T,设b点的竖直速度为,则y1=T+gT2,y1+y2=(3T)+g(3T)2,得T=,则初速度v0==L。
(3)因空气阻力作用,小球实际加速度小于重力加速度,实际运动时间应比计算出的时间更长,故进一步计算出的小球水平初速度的值比真实值偏大。
2.答案　(1)BD　(2)9.84
解析　(1)挡光片通过光电门的平均速度代替小球通过光电门的瞬时速度,所以光电门传感器的作用是测量小球的速度,故A错误,B正确;小球离开轨道时光电门记录小球离开轨道的时刻,到达底板时碰撞传感器记录小球到达底板的时刻,所以可以用来测量小球的平抛时间,故C错误,D正确;故选B、D。
(2)水平方向有x=v0t,所以每格方格纸的边长为l=,Δh=5l-3l=gT2,代入数据解得g=9.84 m/s2。
3.答案　(3)①>　②　③60°
解析　(3)①设AB与水平方向的夹角为θ1,BC与水平方向的夹角为θ2,易得θ2>θ1,则有l1=,l2=
又hAB=gT2,hAC=g(2T)2=4hAB,hBC=hAC-hAB=3hAB
所以=>
②依题意,AB线段的实际长度为L1=32·l1=0.8 m
可知从A到B过程,有L1 sin 30°=gT2
解得T= s
可得v0== m/s,vBy=gT=2 m/s
则小球经过B点的速度大小为vB== m/s
③根据以上分析可得
xBC=xAB=L1 cos 30°=0.4 m
yBC=3yAB=3L1 sin 30°=1.2 m
则有tan α==
可得α=60°
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