第一章 抛体运动 第三节 平抛运动 第1课时 实验：探究平抛运动--2026粤教版高中物理必修第二册章节练（含解析）

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2026粤教版高中物理必修第二册
第一章　抛体运动
第三节　平抛运动
第1课时　实验:探究平抛运动
基础过关练
题组一　实验原理与设计
1.(2025广东东莞一中段考)某学习小组用实验探究“平拋运动规律”。
　　
　　
(1)在图1中用小锤敲击铁片,观察到A、B两个小球　　　　,则说明平抛运动在竖直方向上是　　　　运动。
(2)在图2中同时断电后P、Q两个小球同时沿着完全一样的斜槽滚下,观察到P、Q两个小球撞在一起,则说明平抛运动在水平方向上是　　　　运动。
(3)某同学用图3所示装置进行实验,以下是研究平抛运动实验过程的一些做法,其中合理的是 (　　)
A.安装斜槽轨道,使其末端保持水平
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.每次小球应从同一位置由静止释放
(4)已知图4中小方格的边长L=2.5 cm,则小球平拋的初速度为v0=　　　m/s。(结果保留两位有效数字,重力加速度g=10 m/s2)
2.(2025广东江门棠下中学月考)频闪照相是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄,得到的频闪照片如图乙,O为抛出点,P为运动轨迹上某点。则根据平抛运动规律分析下列问题(重力加速度g取10 m/s2):
(1)乙图中,照相机A所拍摄的频闪照片为　　　[选填“(a)”或“(b)”]。
(2)测得图乙(a)中O、P间距离为45 cm,(b)中O、P间距离为30 cm,则平抛小球的初速度大小应为　　　　 m/s,小球在P点的速度大小应为　　　　 m/s。
题组二　数据处理与分析
3.(2024广东深圳致理中学月考)用如图甲所示的装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上,由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点,在如图乙所示的白纸上建立以抛出点为坐标原点、水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。(已知当地重力加速度为g)
　
(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的是　　　　　。
A.安装斜槽轨道,使其末端保持水平
B.每次钢球释放的初始位置可以任意选择
C.实验时应先确定x轴再确定y轴
D.为描出钢球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(2)如图乙所示,根据印迹描出平抛运动的轨迹。在轨迹上取C、D两点,OC与CD的水平间距相等且均为x,测得OC与CD的竖直间距分别是y1和y2;重复上述步骤,测得多组数据,计算发现始终满足=　　　　　,由此可初步得出结论:平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。
(3)如图丙所示,若实验过程中遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是h1和h2,可求得钢球平抛的初速度大小为　　　　　　　,B点距离抛出点的高度差为　　　　　。(用已知量和测量量的字母符号表示)
4.(2024安徽芜湖二中学情评价)物理课上同学们通过实验研究平抛运动。重力加速度g取10 m/s2。
(1)甲同学采用图1所示的实验装置,用描点法得到平抛运动轨迹,如图2所示。O为平抛运动的初始位置,A为轨迹中的一点,A点位置坐标为(40.00 cm,20.00 cm),由此可知,小球平抛运动的初速度v0=　　　 m/s;将A点坐标代入y=ax2,可以得到代表这个轨迹的一个可能关系式为y=　　　　。
(2)乙同学采用如图3所示的实验装置研究平抛运动。小钢球从斜槽上滚下做平抛运动,撞击竖直挡板,利用复写纸记录撞击点的位置P1;将竖直挡板沿水平轨道依次向右移动相同的距离x,小球从斜槽上同一位置滚下撞击挡板的位置依次为P2、P3。测得P1、P2在竖直方向的距离为y1,P1、P3在竖直方向的距离为y2。则小球平抛运动的初速度为v0=　　　　(用已知物理量符号表示)。
能力提升练
题组　平抛运动实验的拓展与创新
1.利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图(a)所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO'=h(h>L),重力加速度为g。
(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是:　　　　　　　　　。
(2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O'C=s,则小球做平抛运动的初速度为v0=　　　　。(用s、g、h、L表示)
(3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ,小球落点与O'点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵轴,以cos θ为横轴,得到如图(b)所示图像。则当θ=60°时,s为　　　　 m。
2.(2024广东汕头二模节选)乔乔同学用平抛运动规律来测量木制小球从玩具轨道顶部滚落到水平底部时的速度。装置图如图1所示,需要用到的器材有:新买的学习桌、配套赠送的气泡水平仪、包装用的快递盒(瓦楞纸板)和刻度尺。实验步骤如下:
　
(1)将桌子边缘与地板纹路平行,轨道底部与桌子边缘对齐。
(2)利用气泡水平仪将桌面调至水平。通过查阅说明书,乔乔知道气泡在水平仪中总保持在最高位置,当气泡处于参考线上时,安装面达到水平。将水平仪贴近桌子边缘,俯视图如图2,右侧气泡不在参考线上,此时应该将　　　　　(选填“1号”“2号”“3号”“4号”)两个桌脚适当垫高。
(3)把瓦楞纸固定在架子上,调节好架子让瓦楞纸正对轨道固定在水平地面上;将小球沾上墨水,并记录小球在轨道开始下滑的位置为O点,由静止释放小球,小球飞出后在瓦楞纸板上留下痕迹。
(4)将瓦楞纸板往远离桌子方向平行移动距离D,并固定,　　　　　　　　　(填写操作步骤)。重复此步骤4次,瓦楞纸板上留下的点迹如图。
(5)用刻度尺测量AB、BC、CD之间的距离y1=16.87 cm、y2=28.97 cm、y3=41.07 cm,重力加速度g取10 m/s2,则相邻两次实验小球在空中运动的时间之差为T=　　　(结果保留2位有效数字)。
(6)用刻度尺测量瓦楞纸板每次平行移动的距离D=12.0 cm,则小球从轨道底部水平飞出的速度v0=　　　m/s(结果保留3位有效数字)。
答案与分层梯度式解析
第一章　抛体运动
第三节　平抛运动
第1课时　实验:探究平抛运动
基础过关练
1.答案　(1)同时落地　自由落体　(2)匀速直线　(3)AC　(4)1.0
解析　(1)观察到A、B两球同时落地,说明A、B两球竖直方向的运动情况相同,即说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。
(2)在图2中同时断电后观察到P、Q两球撞在一起,说明P、Q两球水平方向的运动情况相同,即说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
(3)为保证小球离开轨道时速度沿水平方向,安装斜槽轨道时应使其末端保持水平,A正确;为保证小球做平抛运动的初速度相同,每次小球应从同一位置由静止释放,B错误,C正确。
(4)小球竖直方向做匀变速直线运动,有Δy=L=gT2,解得T== s=0.05 s,水平方向做匀速直线运动,有2L=v0T,解得平拋的初速度v0== m/s=1.0 m/s。
2.答案　(1)(b)　(2)1　
解析　(1)小球做平抛运动时,水平方向是匀速直线运动,竖直方向是自由落体运动,故照相机A所拍摄的频闪照片为(b),照相机B所拍摄的频闪照片为(a)。
(2)根据平抛运动规律可知,在竖直方向上有y=gt2,得t== s=0.3 s
在水平方向上有v0== m/s=1 m/s
小球在P点时竖直方向的分速度为vy=gt=10×0.3 m/s=3 m/s
则vP== m/s。
3.答案　(1)A　(2)　(3)x　
解析　(1)为了保证钢球离开轨道时速度水平,安装斜槽轨道时,应使其末端保持水平,A正确;为保证钢球做平抛运动的初速度相同,每次钢球应从同一位置由静止释放,B错误;实验时应先利用重垂线确定y轴再确定x轴,C错误;为描出钢球的运动轨迹,应用平滑的曲线将描绘的点连接起来,D错误。
(2)若平抛运动的水平分运动是匀速直线运动,则OC与CD所用时间相等,设为t,竖直方向有y1=gt2,y1+y2=g(2t)2,联立解得=。
(3)AB和BC的水平间距相等且均为x,小球通过AB和BC所用时间相等,设为T,竖直方向根据Δh=gT2得T==,水平方向有x=v0T,可得钢球平抛的初速度大小v0==x,B点的竖直分速度vBy===,则B点距离抛出点的高度差h==。
4.答案　(1)2.00　1.25x2　(2)x
解析　(1)根据y=gt2得t== s=0.2 s,则初速度v0== m/s=2.00 m/s。将A点坐标代入y=ax2,可得关系式为y=1.25x2。
(2)由匀变速直线运动规律的推论Δy=gt2得t=,由x=v0t得v0=x。
能力提升练
1.答案　(1)保证小球初速度水平(或保证小球做平抛运动)　(2)s　(3)1.0
解析　(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是保证小球初速度水平(或保证小球做平抛运动)。
(2)由题可知s=v0t,h-L=gt2,联立解得v0=s
(3)当θ=60°时,cos 60°=0.5,由图像可知,此时s2=1.0 m2,则s=1.0 m。
2.答案　(2)1号、4号　(4)从O点由静止释放小球　(5)0.11 s　(6)1.09
解析　(2)由图2知气泡偏右,说明桌子左侧偏低,应该将1号、4号桌脚适当垫高。
(4)实验中为保证小球做平抛运动的初速度相同,每次应从同一位置由静止释放小球,需要小球从O点由静止开始下滑。
(5)小球竖直方向做匀变速直线运动,有y2-y1=gT2,解得相邻两次实验小球在空中运动的时间之差T==0.11 s。
(6)小球从轨道底部水平飞出的速度v0== m/s=1.09 m/s。
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