032探究平抛运动的特点实验及其创新设计 精讲精练-2022届高三物理一轮复习疑难突破微专题
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2025-01-04
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032 探究平抛运动的特点实验及其创新设计
一.必备知识
1．探究平抛运动竖直分运动的特点
如图甲所示，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；
同时 B球被松开，自由下落。A、B两球同时开始运动。观察两球哪个先落地。
分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验。实验时，也
可以用耳朵“听”来判断两球落地时刻的先后。
观察发现，A、B两球同时落地。改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，
重复实验时，两球在空中的运动时间和 A球的水平初速度大小发生改变，但
A、B两球总是同时落地。说明 A球在竖直方向的分运动与 B球完全相同，平抛
运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。
2．探究平抛运动水平分运动的特点
在图乙所示的装置中，斜槽 M末端水平。钢球在斜槽中从某一高度滚下，从
末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板 N，
钢球飞出后，落到挡板上。实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上 。
钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板
N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把
这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。
以小球出槽口时球心在白纸上的投影点为坐标原点，以水平方向为 x轴，以
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竖直方向为 y轴，建立坐标系。
因为平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以从起点开始，相邻相等时
间间隔的竖直分位移之比为 1∶3∶5∶…，据此可确定相等的时间间隔小球所在的位置，
在x轴上从 O点起，量出相等时间间隔内的水平位移，可知各段位移相等，故平
抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。
3．实验结论：
由实验探究可知，平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落
体运动的合运动。
4.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）探究平抛运动竖直分运动的特点时，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。
5.注意事项
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（1）用小锤水平击打在弹性金属片中央位置，确保 A球能够沿水平方向飞
出。
（2）调节好平抛竖落仪，确保用小锤击打弹性金属片的同时 B球被松开，自
由下落。
（3）A、B两小球选择体积小、质量大，大小、材料、质量完全相同的小球。
（4）确保 A、B两球运动前高度相同，且落到同一水平面上。
（5）调节铁架台，通过观察铅垂线，使铁架台底座水平，从而使挡板 N水
平，背板在竖直面内。
（6）斜槽的末端必须调节水平。
（7）钢球必须从同一位置滚下。
（8）钢球应选比较小的，使记录的位置尽量准确。
二.典型例题
题型一：常规实验
例1：（2021 全国卷乙 22，5分） 某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时
该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔 发出一次闪光，
某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是
放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为
。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。
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摘要：
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032探究平抛运动的特点实验及其创新设计一.必备知识1．探究平抛运动竖直分运动的特点如图甲所示，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被松开，自由下落。A、B两球同时开始运动。观察两球哪个先落地。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验。实验时，也可以用耳朵“听”来判断两球落地时刻的先后。观察发现，A、B两球同时落地。改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，重复实验时，两球在空中的运动时间和A球的水平初速度大小发生改变，但A、B两球总是同时落地。说明A球在竖直方向的分运动与B球完全相同，平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。2．探究平抛运动水平分运...
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