实验5　探究平抛运动的特点 实验6　探究向心力大小的表达式

4/4实验5探究平抛运动的特点实验6探究向心力大小的表达式一、探究平抛运动的特点原理装置图利用描点法描绘出小球的运动轨迹数据处理（1）若原点O为抛出点：利用v0＝xg2y（2）若原点O不是抛出点：在曲线上取A、B、C三点，使xAB＝xBC＝x，则相邻两点时间间隔T内竖直方向有Δy＝gT2，水平方向v0T＝x，解得v0＝xg操作要领（1）调节：①斜槽末端；②固定白纸的平板竖直。（2）确定平抛起点：将小球飞离斜槽末端时的位置描在白纸上。（3）操作：①每次都从释放小球；②上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录小球所经过的多个位置；（4）轨迹获取：用曲线把白纸上各印迹连接起来注意事项（1）水平：斜槽末端的切线要水平；（2）竖直：木板必须处在竖直平面内；（3）原点：坐标原点为小球在槽口时，球心在木板上的投影点；（4）同一位置：小球每次都从槽中的同一位置由静止释放误差分析（1）斜槽末端没有调节成水平状态，导致初速度未沿水平方向；（2）坐标原点不够精确；（3）空气阻力的存在，使小球的轨迹不是真正的平抛运动轨迹二、探究向心力大小的表达式原理装置图控制变量法数据处理（1）分别作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系，并得出结论（2）结论操作要领（1）m、r一定：把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上，使它们的转动半径相同，调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度不同，探究向心力的大小与的关系；（2）m、ω一定：保持两个小球质量不变，增大长槽上小球的转动半径，调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度相同，探究向心力的大小与的关系；（3）r、ω一定：换成质量不同的小球，使两个小球的转动半径相同，调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度也相同，探究向心力的大小与的关系注意事项（1）实验前检查横臂支架上螺钉是否有松动；（2）标尺格数比应选择最小格数进行；（3）实验时，塔轮转速应从慢到快误差分析（1）仪器不水平带来的误差；（2）标尺读数不准带来的误差；（3）皮带打滑带来的误差一、教材原型实验（2024·河北高考11题节选）如图1为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸的背板处于竖直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到了如图2所示的印迹，坐标纸的y轴对应竖直方向，坐标原点对应平抛起点。（1）每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度（选填“相同”或“不同”）。（2）在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。（3）根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速度大小为m/s（当地重力加速度g为9.8m/s2，保留2位有效数字）。尝试解答（2026·湖北武汉一模）某物理学习小组利用如图甲所示的向心力演示仪探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量、角速度和半径之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处到各自转轴中心的距离之比为2∶1∶1。变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1，如图乙所示。（1）下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是。A.用单摆测量重力加速度B.探究一定质量气体的压强、体积、温度之间的关系C.探究加速度与力、质量的关系D.电池电动势和内阻的测量（2）在某次实验中，为探究向心力与质量之间的关系，先把质量为m的钢球放在槽C位置，则应把另一质量为2m的钢球放在槽处（选填“A”或“B”），还需要将传动皮带调至第层塔轮（选填“一”“二”或“三”）。（3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球分别放在槽B、槽C位置，传动皮带位于第三层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格数之比约为。（4）用此装置做实验有较大的误差，误差产生的主要原因是。A.匀速转动时的速度过大B.读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定尝试解答二、创新拓展实验创新角度1：平抛运动轨迹获得的改进利用水柱法、频闪照相法、传感器描绘物体做平抛运动的轨迹见〔典例3〕、〔课时训练T2、T3〕创新角度2：物理量的测量的改进以力传感器、光电计时器的使用使实验方案得以改进，有利于物理量的测量见〔典例4〕创新角度3：图像获得的改进用图像法进行数据处理见〔典例4〕（2025·河南焦作二模）为了验证平抛运动规律，实验小组运用了水柱法。使用的器材是各种不同规格的矿泉水瓶、透明薄板和红色颜料水。如图1所示，在无盖的矿泉水瓶侧壁上钻小孔，堵住小孔并往矿泉水瓶里装红色颜料水，然后打开小孔，水平射出的水就会形成曲线状水柱。（1）已知图1中左右两矿泉水瓶完全一样，左瓶装水多，右瓶装水少，下列叙述正确的有。A.射出水的初速度与侧孔下方水高有关B.左瓶出水初速度大于右瓶出水初速度C.射出水柱的水平距离一直保持不变（2）实验小组描绘的部分水柱如图2所示，为了分析水柱曲线特征，水平方向建立了x轴，竖直方向建立了y轴，若实验小组确定了水柱曲线为抛物线，则该次实验出水初速度大小为m/s（重力加速度g取10m/s2，结果保留2位有效数字）。尝试解答（2025·山东德州三模）为探究向心力大小与角速度大小、半径、质量的关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置，将物块放置在光滑卡槽内，卡槽沿径向固定于平台，平台绕中心轴的转速可调节，平台匀速转动时，物块随之做匀速圆周运动。转速传感器测量平台转速，力传感器测量物块所受拉力大小。（1）转速传感器的示数为n时，物块转动的角速度为ω＝。（2）利用控制变量法，保证物块质量和转动半径不变，探究向心力大小与角速度的关系。该同学根据测算数据