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微专题30 实验：探究平抛运动的特点
1．小球每次从斜槽上相同位置由静止释放，以保证小球平抛的初速度相同。2.求初速度：
(1)原点为抛出点，则由x＝v0t，y＝gt2求初速度v0；(2)原点不是抛出点，若已知平抛运动轨
迹上连续相同水平位移的下落高度y1、y2，可由y2－y1＝g(Δt)2，x＝v0Δt 求初速度v0。
1．用如图甲所示装置研究平抛运动的轨迹。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的木板
上。钢球沿斜槽轨道PQ 滑下后从Q 点飞出，落在竖直挡板MN 上。由于竖直挡板与竖直木
板的夹角略小于90°，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。每次将
竖直挡板向右平移相同的距离L，从斜槽上同一位置由静止释放钢球，如此重复，白纸上将
留下一系列痕迹点。
(1)实验前需要检查斜槽末端是否水平，正确的检查方法是____________________________。
(2)以平抛运动的起始点为坐标原点，水平向右为x 轴正方向，竖直向下为y 轴正方向建立坐
标系。将钢球放在Q 点，钢球的________(选填“最右端”“球心”或“最下端”)对应白纸
上的位置即为坐标原点。
(3)实验得到的部分点迹a、b、c 如图乙所示，相邻两点的水平间距均为L，ab 和ac 的竖直
间距分别是y1和y2，当地重力加速度为g，则钢球平抛的初速度大小为__________，钢球运
动到b 点的速度大小为________。
答案 (1)将钢球置于轨道平直段各处，都能静止，说明斜槽末端水平 (2)球心
(3)L
解析 (1)将钢球置于轨道平直段各处，都能静止，说明斜槽末端水平。
(2)钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点。
(3)由于相邻两点间水平距离相等，故时间相等，根据(y2－y1)－y1＝gt2
解得t＝
则初速度为v＝＝L
b 点的竖直速度vby＝
联立得b 点的速度
vb＝＝。
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2．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。
(1)为保证实验结果误差尽可能小，下列说法正确的是________。
A．斜槽轨道必须光滑
B．必须调节斜槽，保证末端水平，且让钢球出射方向与硬板平行
C．必须调节硬板，保证硬板在竖直平面内
D．轨道末端的Q 点即为坐标原点，也就是平抛运动的起点
(2)在图乙中实验记录到的点有一个位置明显发生偏差，其产生的原因可能是：该次实验时，
钢球在斜槽上释放的位置与其他几次相比偏______(选填“高”或“低”)。
(3)根据图乙记录的点可求得钢球平抛的初速度大小为________ m/s。(已知g＝10 m/s2)
答案 (1)BC (2)低 (3)1
解析 (1)研究平抛运动的实验必须满足每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，这样
是为了钢球到达Q 点时能获得同样的水平初速度，斜面是否光滑对结果没有什么影响，故
A 错误；研究平抛运动的实验还应满足初速度方向为水平方向，所以必须调节斜槽，保证末
端水平，且让钢球出射方向与硬板平行，故B 正确；为了保证在硬板上准确画出钢球做平
抛运动的轨迹，还必须调节硬板，保证硬板在竖直平面内，故C 正确；建立直角坐标系时，
要取钢球刚开始做平抛运动时的重心位置为坐标原点，也就是距离轨道末端的Q 点正上方
一个钢球半径的长度作为平抛运动的起点，故D 错误。
(2)在题图乙中实验记录到的点有一个位置明显发生偏差，其产生的原因可能是该次实验时，
钢球在斜槽上释放的位置与其他几次相比偏低，导致其做平抛运动的初速度偏小。
(3)由运动学规律，可得h＝0.20 m＝gt2，x＝0.20 m＝v0t，
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联立解得v0＝1 m/s。
3．(2024·北京师大附中月考)某同学用图甲和图乙两个装置来探究平抛运动特点。
(1)该同学用如图甲所示的装置来探究平抛运动竖直分运动的特点。实验时用小锤击打弹性
金属片后，A 球沿水平方向抛出，同时B 球被释放，自由下落，A、B 两球同时开始运动。
下列说法中正确的是________。
A．两球的体积、材料和质量可以任意选择，对实验结果没有影响
B．改变小锤击打的力度，可以改变A 球在空中的运动时间
C．如果两球总是同时落地，则可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动
D．通过该实验装置也能研究平抛运动的水平分运动特点
(2)为继续探究平抛运动水平分运动的特点，该同学用如图乙所示装置研究平抛运动。在下
面的步骤中填入正确的操作。
①按图乙安装好器材，注意斜槽末端________，确定斜槽末端钢球球心O 为坐标原点，利
用________确定竖直线。
②让钢球沿斜槽轨道滚下后从末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近木板一侧较低，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。移动挡板，重新释放钢球，如此
重复，让钢球多次从________位置上滚下，白纸上将留下一系列痕迹点。
③取下白纸，以O 为原点，以竖直线为y 轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动物体的轨
迹，如图丙所示。
(3) 在轨迹上取A 、B 、C 三点，根据竖直方向分运动的特点，若OA1∶OB1∶OC1＝
________，表示相邻两点之间对应的时间间隔相同。在此基础上，满足________________条
件时，可说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。
答案 (1)C (2)①水平 重垂线 ②同一 (3)1∶4∶9 OA2＝A2B2＝B2C2
解析 (1)两球的体积、材料和质量的选择不同，受到阻力大小不同，对实验结果有影响，
故A 错误；改变小锤击打的力度，可以改变A 球的水平初速度大小，不能改变A 球在空中
运动时间，故B 错误；小锤打击弹性金属片，A 球水平抛出，同时B 球被松开自由下落，两
球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，不能得出水平方向上的运动规律，
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故C 正确，D 错误。
(2)①按题图乙安装好器材，注意斜槽末端切线水平，确定斜槽末端钢球球心O 为坐标原点，
利用重垂线确定竖直线。
②让钢球沿斜槽轨道滚下后从末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近木板一侧较低，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。移动挡板，重新释放钢球，如此
重复，让钢球多次从同一位置上滚下，白纸上将留下一系列痕迹点。
(3)小球在竖直方向做自由落体运动，则OA1∶A1B1∶B1C1＝1∶3∶5，即OA1∶OB1∶OC1＝
1∶4∶9，表示相邻两点之间对应的时间间隔相同。在此基础上，满足OA2＝A2B2＝B2C2，可
说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。
4. 如图甲所示，有人对“利用频闪照相研究平抛运动规律”装置进行了改进，在装置两侧
都装上完全相同的斜槽，但位置有一定高度差，白色与黑色的两个相同的小球A、B 都由斜
槽某位置由静止开始释放。实验后对照片做一定处理并建立直角坐标系，得到如图乙所示的
部分小球位置示意图，取g＝10 m/s2。
(1)根据部分小球位置示意图，关于实验装置和操作步骤，下列说法正确的是________。
A．两斜槽末端切线水平
B．两斜槽必须光滑
C．两小球必须同时释放
D．两小球是从两斜槽相同位置静止释放的
(2)根据部分小球位置示意图，可知闪光频率为________ Hz，A 球抛出点坐标为________，
B 球抛出点坐标为________。
(3)若两球在实验中于图中C 位置发生碰撞，则可知两小球释放的时间差约为________ s。
答案 (1)AD (2)10 (0,0) (1.10 m,0.35 m) (3)0.1
解析 (1)两斜槽末端切线水平，以保证小球做平抛运动，选项A 正确；两斜槽不一定必须
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光滑，选项B 错误；由平抛运动的竖直分运动特点可知，两小球不可能同时释放，选项C
错误；两小球在相同时间内的水平位移都相等，则做平抛运动的初速度是相同的，则两球是
从两斜槽相同位置静止释放的，选项D 正确。
(2)根据白色小球位置示意图得T＝＝ s＝0.1 s，可知闪光频率为f＝＝10 Hz。对白球，因竖
直方向相邻相等时间的位移之比为1∶3∶5，可知O 点是A 球的抛出点，即A 球抛出点坐
标为(0,0)。对B 球，三个黑点位置竖直方向位移之比为3∶5，可知抛出点与题图乙中最上
面的黑点位置的竖直距离为l＝0.05 m，水平距离为3l＝0.15 m，则B 球抛出点坐标为(1.10
m,0.35 m)。
(3)若两球在实验中于图中C 位置发生碰撞，则白球下落的时间为4T，黑球下落的时间为
3T，可知两小球释放的时间差为Δt＝T＝0.1 s。
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