2026届高三物理一轮复习讲义：第4讲 曲线运动实验

新教材高三一轮复习资料-力学5--曲线运动-第4讲　曲线运动实验--学生版 新教材高三一轮复习资料-力学5--曲线运动-第4讲　曲线运动实验 实验：探究平抛运动的特点 梳理总结 【考点 01】 实验概要 1.实验原理与方案：平抛运动的物体初速度沿水平方向，只受重力作用，将平抛运动分解为水平和竖直方向上的两个直线运动。 实验（1）：探究平抛运动竖直方向分运动的规律： 两小球同时落地，说明平抛运动竖直方向分运动为自由落体运动 实验（2）：探究平抛运动水平方向分运动的规律 注意：小球每次应从同一位置由静止释放 用光滑曲线连接各落点位置，得到平抛运动的轨迹 2.实验装置 实验（1）：略 实验（2）：斜槽、竖直板，在竖直板上依次附上 和 ，复写纸在 （外/内）、带凹槽的 。 3．实验结论：平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。 专题讲练 1、“探究平抛运动的特点”实验有以下几步。 （1）（多选）用如图所示平抛竖落仪装置探究平抛运动竖直分运动的特点：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，下列说法中正确的______。 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．改变小球距地面的高度，可以观察到的实验现象为两球同时落地 C．该实验装置可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 D．若增加小锤击打的力度，可以改变 A 球在空中运动的时间 （2）（单选）该同学用所示的器材继续进行描绘出小球做平抛运动的轨迹的实验。关于本实验的一些说法，正确的是（ B） A．斜槽必须是光滑的，且每次释放小球的初位置相同 B．应该将斜槽轨道的末端调成水平 C．以斜槽末端紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点，即建坐标的原点 O D．为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有的点都用直线依次连接 （3）在已知平抛运动竖直分运动的特点，该同学用所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。如图所示，以小球的抛出点 O 为原点，水平方向为 x 轴，竖直方向为 y 轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出 A、B、C 三点的坐标分别为（x1，y1）、（x2，y2）和（x3，y3）。如果坐标满足 关系，说明小球抛出后在 O、A、B、C 相邻两点间运动经历了相等的时间间隔，同时，如果坐标还满足 关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。 （4）某同学得到部分运动轨迹如图所示。图中水平方向与竖直方向每小格的边长均为 l，P1、P2 和 P3是轨迹图线上的三个点。那么，小球从 P1运动到 P3 所用的时间为________，小球抛出后的水平速度大小为______。 2、三个同学根据不同的实验装置，验证“平抛运动的规律”： （1）（1 分）甲同学采用如图甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，金属片把 A 球沿水平方向弹出，同时 B 球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变 A 球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明 ； （2）（5 分）乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛的照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的 a、b、c、d，图中每个小方格的边长 L=2.5cm，则 a 点 抛出点（填“是”或“不是”），相邻两点间的时间间隔为 s，小球经过 b 点时的速度大小vb= m/s；（g 取 10m/s2） （3）（2 分）丙同学采用如图丙所示的装置，安装设备和实验过程中，下列操作正确的是_____。 A．斜槽末端必须调节为水平 B．平面直角坐标系的原点建立在斜槽的末端 C．每次释放小球时挡板在斜槽上的位置可任意调节 D．小球上沾上墨水，让小球和纸面接触直接画出抛物线 3、以下为某学习小组在“探究平抛运动规律”时的实验操作： （1）先用如图甲所示装置研究平抛物体的竖直分运动，最终听到两小球同时落地，改变 H大小，重复实验，a、b 仍同时落地，该实验结果可表明（ ） A．两小球落地时的速度大小相同 B．a 小球在竖直方向的分运动与 b 小球的运动相同 C．两小球在空中运动的时间相等 D．a 小球在水平方向的分运动是匀速直线运动 （2）接着用如图乙所示装置获得钢球的平抛轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出的操作要求正确的是（ ） A．斜槽的末端必须调节成水平 B．每次释放小球的位置不必相同 C．记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降 D．小球运动时不应与木板上的白纸相接触 实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 实验概要 1.实验原理与方案：本实验需要采用 法，分别研究：① ω 与 m 一定时，F 与 的关系；② r 与 m 一定时，F 与 的关系；③ r 与 ω 一定时，F 与 的关系。 2.实验装置与方法： （1）实验中力传感器测出对连杆的拉力大小等于砝码（质量 m 已知）受到的 大小； （2）砝码的运动半径 r 可由悬臂上的 读出； （3）测出光电门通过挡光片的瞬时速度，进而可得到悬臂旋转的角速度，即砝码的 。 3.实验结论： 做匀速圆周运动那个的物体受到向心力 F 的大小等于物体的质量 m、圆周半径 r 和角速度 ω 的 的乘积，即 F = ，将 v = 代入，即可得 F = 。 专题讲练 1、某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小，质量为 m 的滑块套在水平杆上（不会翻倒），力传感器通过一根细绳连接滑块，用来测量绳中拉力 F 的大小，最初整个装置静止，细绳刚好伸直但无张力，然后让整个装置逐渐加速转动，最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动。滑块的中心固定一块挡光片，宽度为 d，滑块的中心到转轴的距离为 L，每经过光电门一次，通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力 F 和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。 （1）某次旋转过程中挡光片经过光电门时的挡光时间为△t，则滑块转动的线速度 v＝ ； （2）认为绳的张力充当向心力，如果 F＝_______（用已知量和待测量的符号表示），则向心力的表达式得到验证。 2、在“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验中，某同学采用了图（a）所示的实验装置。 （1）图（a）中通过 测出向心力 F ，通过 测出通过挡光片的瞬时速度 v ，通过 上的刻度读出砝码的运动半径 r（均选填图中序号）； （2）该同学若想探究向心力与角速度的关系，应该保持 不变； （3）某次实验中，该同学测得半径 r＝0.5m，在（2）的基础上通过改变线速度 v，测出了五组 F、v 数据，并通过计算得到了对应的角速度的数值，如下表：表格中第 5 组数的数值为________。 （4）结合表中数据，为了得到向心力与角速度的关系应作_______（选填 F − 或 F −） （5）若已知向心力公式，由表格中数据可得砝码的质量 m＝_______kg（结果保留一位有效数字）。 3、如图所示是“DIS 向心力实验器”，当质量为 0.25kg 的砝码随旋转臂一起在水平面内做圆周运动时，所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得；旋转臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间△t的数据。 （1）用游标卡尺测得挡光杆的宽度为 2.4mm，某次旋转过程中挡光杆的旋转半径为 0.20m，经过光电门时的挡光时间为1.5×10-3s，则角速度 ω=______rad/s。 （2）保持挡光杆的旋转半径不变，以 F 为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线。作出的直线如图所示，由此可得砝码做圆周运动的半径为______m（结果保留 2 位有效数字）。 4、为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，某实验小组通过如图甲所示装置进行实验。图所示是为“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置。当质量为 0.25kg 的砝码随旋转臂一起在水平面内做圆周运动时，所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，已知⑥的宽度为 2.4mm。 （1）本实验除了有无线力传感器（图中②）外，还有无线 传感器（图中⑤）； （2）为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和 保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为△t＝0.05s，则线速度 v＝ m/s。 （3）设传感器⑤测得的物理量为△t，以 F 为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线。作出的直线如图 b 所示，由此可得砝码做圆周运动的半径为 （结果保留 2 位有效数字）。 （4）若某组同学做出图线如图（c）不过坐标原点，分析可能原因是 。 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功 学科网（北京）股份有限公司 $新教材高三一轮复习资料-力学5--曲线运动-第4讲　曲线运动实验--教师版 新教材高三一轮复习资料-力学5--曲线运动-第4讲　曲线运动实验 实验：探究平抛运动的特点 梳理总结 【考点 01】 实验概要 1.实验原理与方案：平抛运动的物体初速度沿水平方向，只受重力作用，将平抛运动分解为水平和竖直方向上的两个直线运动。 实验（1）：探究平抛运动竖直方向分运动的规律： 两小球同时落地，说明平抛运动竖直方向分运动为自由落体运动 实验（2）：探究平抛运动水平方向分运动的规律 注意：小球每次应从同一位置由静止释放 用光滑曲线连接各落点位置，得到平抛运动的轨迹 2.实验装置 实验（1）：略 实验（2）：斜槽、竖直板，在竖直板上依次附上 方格纸 和 复写纸 ，复写纸在 外 （外/内）、带凹槽的挡板 。 3．实验结论：平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。 专题讲练 1、“探究平抛运动的特点”实验有以下几步。 （1）（多选）用如图所示平抛竖落仪装置探究平抛运动竖直分运动的特点：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，下列说法中正确的___BC___。 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．改变小球距地面的高度，可以观察到的实验现象为两球同时落地 C．该实验装置可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 D．若增加小锤击打的力度，可以改变 A 球在空中运动的时间 （2）（单选）该同学用所示的器材继续进行描绘出小球做平抛运动的轨迹的实验。关于本实验的一些说法，正确的是（ B） A．斜槽必须是光滑的，且每次释放小球的初位置相同 B．应该将斜槽轨道的末端调成水平 C．以斜槽末端紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点，即建坐标的原点 O D．为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有的点都用直线依次连接 （3）在已知平抛运动竖直分运动的特点，该同学用所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。如图所示，以小球的抛出点 O 为原点，水平方向为 x 轴，竖直方向为 y 轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出 A、B、C 三点的坐标分别为（x1，y1）、（x2，y2）和（x3，y3）。如果坐标满足_y 1 ：y 2 ：y 3 = 1：4：9_关系，说明小球抛出后在 O、A、B、C 相邻两点间运动经历了相等的时间间隔，同时，如果坐标还满足x1：x2：x 3 =1：2：3 关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。 （4）某同学得到部分运动轨迹如图所示。图中水平方向与竖直方向每小格的边长均为 l，P1、P2 和 P3是轨迹图线上的三个点。那么，小球从 P1运动到 P3 所用的时间为_____4___，小球抛出后的水平速度大小为___3___。 2、三个同学根据不同的实验装置，验证“平抛运动的规律”： （1）（1 分）甲同学采用如图甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，金属片把 A 球沿水平方向弹出，同时 B 球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变 A 球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明平抛运动竖直方向上的分运动是自由落体运动； （2）（5 分）乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛的照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的 a、b、c、d，图中每个小方格的边长 L=2.5cm，则 a 点 不是 抛出点（填“是”或“不是”），相邻两点间的时间间隔为 0.05 s，小球经过 b 点时的速度大小vb= 1.25 m/s；（g 取 10m/s2） （3）（2 分）丙同学采用如图丙所示的装置，安装设备和实验过程中，下列操作正确的是__A___。 A．斜槽末端必须调节为水平 B．平面直角坐标系的原点建立在斜槽的末端 C．每次释放小球时挡板在斜槽上的位置可任意调节 D．小球上沾上墨水，让小球和纸面接触直接画出抛物线 3、以下为某学习小组在“探究平抛运动规律”时的实验操作： （1）先用如图甲所示装置研究平抛物体的竖直分运动，最终听到两小球同时落地，改变 H大小，重复实验，a、b 仍同时落地，该实验结果可表明（ BC ） A．两小球落地时的速度大小相同 B．a 小球在竖直方向的分运动与 b 小球的运动相同 C．两小球在空中运动的时间相等 D．a 小球在水平方向的分运动是匀速直线运动 （2）接着用如图乙所示装置获得钢球的平抛轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出的操作要求正确的是（ AD ） A．斜槽的末端必须调节成水平 B．每次释放小球的位置不必相同 C．记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降 D．小球运动时不应与木板上的白纸相接触 实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 实验概要 1.实验原理与方案：本实验需要采用 控制变量 法，分别研究：① ω 与 m 一定时，F 与 r 的关系；② r 与 m 一定时，F 与 ω 的关系；③ r 与 ω 一定时，F 与 m 的关系。 2.实验装置与方法： （1）实验中力传感器测出对连杆的拉力大小等于砝码（质量 m 已知）受到的 向心力 大小； （2）砝码的运动半径 r 可由悬臂上的 刻度 读出； （3）测出光电门通过挡光片的瞬时速度，进而可得到悬臂旋转的角速度，即砝码的 角速度 。 3.实验结论：做匀速圆周运动那个的物体受到向心力 F 的大小等于物体的质量 m、圆周半径 r 和角速度 ω 的 二次方 的乘积，即 F = mω2 r ，将 v = ωr 代入，即可得 F = 。 专题讲练 1、某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小，质量为 m 的滑块套在水平杆上（不会翻倒），力传感器通过一根细绳连接滑块，用来测量绳中拉力 F 的大小，最初整个装置静止，细绳刚好伸直但无张力，然后让整个装置逐渐加速转动，最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动。滑块的中心固定一块挡光片，宽度为 d，滑块的中心到转轴的距离为 L，每经过光电门一次，通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力 F 和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。 （1）某次旋转过程中挡光片经过光电门时的挡光时间为△t，则滑块转动的线速度 v＝ ； （2）认为绳的张力充当向心力，如果 F＝_______（用已知量和待测量的符号表示），则向心力的表达式得到验证。 2、在“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验中，某同学采用了图（a）所示的实验装置。 （1）图（a）中通过 ① 测出向心力 F ，通过 ⑦ 测出通过挡光片的瞬时速度 v ，通过 ⑦ 上的刻度读出砝码的运动半径 r（均选填图中序号）； （2）该同学若想探究向心力与角速度的关系，应该保持砝码质量和半径不变； （3）某次实验中，该同学测得半径 r＝0.5m，在（2）的基础上通过改变线速度 v，测出了五组 F、v 数据，并通过计算得到了对应的角速度的数值，如下表：表格中第 5 组数的数值为___4.0_____。 （4）结合表中数据，为了得到向心力与角速度的关系应作___F −____（选填 F − 或 F −） （5）若已知向心力公式，由表格中数据可得砝码的质量 m＝____0.2___kg（结果保留一位有效数字）。 3、如图所示是“DIS 向心力实验器”，当质量为 0.25kg 的砝码随旋转臂一起在水平面内做圆周运动时，所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得；旋转臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间△t的数据。 （1）用游标卡尺测得挡光杆的宽度为 2.4mm，某次旋转过程中挡光杆的旋转半径为 0.20m，经过光电门时的挡光时间为1.5×10-3s，则角速度 ω=__8.0____rad/s。 （2）保持挡光杆的旋转半径不变，以 F 为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线。作出的直线如图所示，由此可得砝码做圆周运动的半径为__0.14____m（结果保留 2 位有效数字）。 4、为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，某实验小组通过如图甲所示装置进行实验。图所示是为“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置。当质量为 0.25kg 的砝码随旋转臂一起在水平面内做圆周运动时，所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，已知⑥的宽度为 2.4mm。 （1）本实验除了有无线力传感器（图中②）外，还有无线 光电门 传感器（图中⑤）； （2）为了探究向心力与角速度的关系，需要控制滑块质量和 半径 保持不变，某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为△t＝0.05s，则线速度 v＝ 0.048 m/s。 （3）设传感器⑤测得的物理量为△t，以 F 为纵坐标，以为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线。作出的直线如图 b 所示，由此可得砝码做圆周运动的半径为 0.29m （结果保留 2 位有效数字）。 （4）若某组同学做出图线如图（c）不过坐标原点，分析可能原因是 砝码受到摩擦力的作用。 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功 学科网（北京）股份有限公司 $