专题04 实验（期中知识清单）高一物理下学期教科版

专题04 实验 考点要求 课标要求 探究平抛运动的规律 · 知道平抛运动的轨迹是抛物线，能熟练操作器材，会在实验中描绘其轨迹。会通过描绘的平抛运动轨迹计算物体的初速度。 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 · 理解万有引力定律，并会用来解决相关问题。会用控制变量法探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。会用图像法处理数据。 命题注重考查学生对基本实验原理、实验操作及数据处理的理解与掌握，如探究探究平抛运动的规律。同时，命题强调实验设计的创新性和探究性，可能通过改变实验条件、增加实验变量或设计新型实验装置等方式，考查学生的实验设计能力和创新思维。此外，力学实验还常与其他物理知识点结合考查，体现学科知识的综合性和系统性。同时，关注实验设计的创新性和探究性，加强跨模块知识的综合运用能力，以应对考题的灵活性和多样性。 探索创新实验 常见的创新实验类型 实验器 材创新 利用喷水法、频闪照相法、用传感器和计算机都可以描绘物体做平抛运动的轨迹 实验过 程创新 间隔相等距离后移挡板 数据处 理创新 用图像法进行数据处理 探究平抛运动的特点 1.实验思路 用描迹法逐点画出小钢球做平抛运动的轨迹，判断轨迹是否为抛物线并求出小钢球的初速度。 2.实验器材 末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、刻度尺、重垂线、三角板、铅笔等。 3.实验过程 (1)安装、调整背板：将白纸放在复写纸下面，然后固定在装置背板上，并用重垂线检查背板是否竖直。 (2)安装、调整斜槽：将固定有斜槽的木板放在实验桌上，用平衡法检查斜槽末端是否水平，也就是将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能静止在直轨道上的任意位置，则表明斜槽末端已调水平，如图。 (3)描绘运动轨迹：让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下，并从斜槽末端飞出开始做平抛运动，小球落到倾斜的挡板上，挤压复写纸，会在白纸上留下印迹。取下白纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹。 (4)确定坐标原点及坐标轴：选定斜槽末端处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。 4.数据处理 (1)判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图所示，在x轴上找出等距离的几个点A1、A2、A3…，把线段OA1的长度记为l，则OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3…向下作垂线，与轨迹交点分别记为M1、M2、M3…，若轨迹是一条抛物线，则各点的y坐标和x坐标之间应该满足关系式y＝ax2(a是待定常量)，用刻度尺测量某点的x、y两个坐标值代入y＝ax2求出a，再测量其他几个点的x、y坐标值，代入y＝ax2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线。 (2)计算平抛运动物体的初速度 情景1：若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝gt2即可求出多个初速度v0＝x，最后求出初速度的平均值，就是做平抛运动的物体的初速度。 情景2：若原点O不是抛出点 ①在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如图所示。A到B与B到C的时间相等，设为T。 ②用刻度尺分别测出yA、yB、yC，则有yAB＝yB－yA，yBC＝yC－yB。 ③yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝x。 5.注意事项 (1)固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的初速度水平，否则小球的运动就不是平抛运动了。 (2)小球每次从槽中的同一位置由静止释放，这样可以确保每次小球抛出时的速度相等。 (3)坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在背板上的水平投影点。 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1.实验思路 本实验需要探究向心力与多个物理量之间的关系，因而实验采用控制变量法，如图所示，匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动，此时小球向外挤压挡板，挡板对小球有一个向内的(指向圆周运动圆心)的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值。 在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形： (1)在质量、半径一定的情况下，探究向心力大小与角速度的关系。 (2)在质量、角速度一定的情况下，探究向心力大小与半径的关系。 (3)在半径、角速度一定的情况下，探究向心力大小与质量的关系。 2.实验器材 向心力演示器、小球。 3.实验过程 (1)分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相同。将皮带放置在适当位置使两转盘转动，记录不同角速度下的向心力大小(格数)。 (2)分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的长槽和短槽两个小槽中，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等、小球到转轴(即圆心)距离不同即圆周运动半径不等，记录不同半径下的向心力大小(格数)。 (3)分别将两个质量不相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相等，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等，记录不同质量下的向心力大小(格数)。 4.数据处理 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。 5.注意事项 摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个标尺的格数。达到预定格数时，即保持转速恒定，观察并记录其余读数。 【考点题型一】探究平抛运动的规律 1．（2026·湖北宜昌·二模）某实验小组利用如图所示的装置研究平抛运动，调节装置让水流稳定并水平流出，用照相机拍出水流的轨迹照片。已知物体实际尺寸与照片尺寸比例为k，重力加速度为g。 (1)为完成实验，除图中实验装置外，还需要的器材是__________（单选） A．游标卡尺 B．刻度尺 C．螺旋测微器 (2)甲同学测得照片中喷水口距地面的高度为h，水柱落地点到喷口的水平距离为L，则水流喷出时的初速度v0=__________。 (3)为了让水流以更大速度从喷口稳定流出，下列操作最合理的是__________（单选） A．将左管上移且上端超出液面 B．将左管上移且上端低于液面 C．将左管下移且上端高于右管上端 (4)若喷水口直径不可忽略，理论上水柱在地面上的落点所构成的形状最接近图__________。 A． B． C． D． 2．（25-26高一下·湖北荆州·月考）某小组在“研究平抛运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。 (1)如图甲所示，小锤水平打击弹性金属片，A球水平抛出的同时B球自由下落。在不同的高度和打击力度时都发现两小球同时落地，则实验表明__________。 A．平抛运动竖直方向是自由落体运动 B．平抛运动水平方向是匀速直线运动 (2)图丙是图乙实验中小球从斜槽上不同位置由静止释放获得的两条轨迹，图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置__________（选填“较低”或“较高”）。 (3)如图丁所示，实验小组记录了小球在运动过程中经过A、B、C三个位置，每个正方形小格的边长为5.00cm，g取，则该小球做平抛运动的初速度大小________m/s；小球的抛出点是否在点__________（选填“是”或“不是”）。 3．（25-26高一下·黑龙江大庆·开学考试）某学习小组利用如图甲、乙所示的装置探究平抛运动的特点。 (1)如图甲所示，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开并自由下落，实验现象是A、B球同时落地，该现象说明A球在___________。 A．竖直方向做的是自由落体运动 B．水平方向做的是匀速直线运动 (2)如图乙所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。A球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端水平飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。下列操作中有必要的有___________。 A．尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦 B．通过调节使硬板保持竖直 C．挡板高度等间距变化 D．重复实验时，A球从斜槽的同一位置由静止释放 (3)利用图乙装置得到如图丙所示的轨迹，在轨迹上取（非抛出点）、、三点，和的水平间距相等且均为，测得和的竖直间距分别是和。 ①已知当地重力加速度为，可求得钢球离开斜槽末端时的速度大小为___________。 ②若在实验中，斜槽末端切线不水平，仅从这一影响因素分析，第①问中求得钢球离开斜槽末端时的速度大小___________（选填“偏大”“偏小”或“没有影响”）。 4．（25-26高一下·黑龙江哈尔滨·开学考试）某同学用图示装置研究平抛运动的特点： (1)为保证实验的顺利进行，下列必要的操作是___________ A．斜槽必须尽可能光滑 B．斜槽末端必须水平 C．每次小球要从同一位置由静止释放 D．小球释放的初始位置越高越好 (2)如图所示，是该同学用频闪照相研究平抛运动时拍下的照片，背景方格纸的边长为，a、b、c是同一小球在频闪照相中拍下的三个连续的不同位置时的照片，则：（） ①频闪照相相邻闪光的时间间隔___________s； ②小球水平抛出的初速度___________（结果保留2位有效数字）； ③小球经过b点时其竖直分速度大小为___________。（结果保留2位有效数字）； 5．（25-26高一下·河南南阳·月考）某小组在“研究平拋运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。 (1)如图甲所示，小锤水平打击弹性金属片，A球水平拋出的同时B球自由下落。在不同的高度和打击力度时都发现两小球同时落地，则实验表明________。 A．平拋运动竖直方向是自由落体运动 B．平抛运动水平方向是匀速直线运动 (2)某同学利用如图乙所示的实验装置记录小球的运动轨迹，下列说法不正确的是________（多选）。 A．需要调节装置的底座螺丝，使背板竖直 B．上下移动倾斜挡板N时必须等间距下移 C．斜槽M可以不光滑，但斜槽轨道末端必须保持水平 D．为了得到小球的运动轨迹，需要用平滑的曲线把所有的点都连起来 (3)如图丙所示，实验小组记录了小球在运动过程中经过、、三个位置，每个正方形小格的边长为5.00cm，取，以点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，则该小球做平抛运动在点的速度大小________，小球抛出点的坐标为（____，____）。 【考点题型二】探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 6．（25-26高一下·河南南阳·开学考试）如图甲所示是向心力演示器，用于探究做圆周运动物体的向心力大小与物体的质量、半径、角速度的关系。挡板A、B、C可以控制小球做圆周运动的半径，所连弹簧测力筒的标尺露出的格数可以显示向心力的大小。挡板A、C到各自转轴的距离均为挡板B到转轴距离的一半。塔轮结构如图乙所示，每侧三个转轮的半径从小到大分别为，可分别用传动皮带连接。请完成下列问题。 (1)在这个实验中，利用了___________来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 (2)探究向心力大小与质量的关系时，选择两个质量不同的小球，分别放在挡板___________（选填“A”或“B”）和挡板C处，传动皮带挂左塔轮的中轮，应挂右塔轮的___________（填“上”“中”或“下”）轮。 (3)探究向心力大小与角速度的关系时，应采用下列的___________（填“A”、“B”或“C”）图所示安装器材。 A． B． C． 7．（25-26高三上·广东东莞·月考）某同学设计了一种探究向心力与角速度关系的实验装置，如图甲所示，在水平圆盘上固定一个长的凹槽，在槽内固定一个力传感器，将小球放在凹槽内，在力传感器外侧安装了一个沿圆盘径向的遮光片，小球紧靠力传感器。 (1)保持小球质量和小球到圆盘中心的距离不变，使圆盘绕过圆盘中心的竖直轴匀速转动，与光电门连接的光强记录仪记录接收到的光强随时间变化的规律如图乙所示，根据图乙可知，圆盘转动的角速度为______； (2)多次调整圆盘的转速进行实验，测得多组小球转动的角速度及对应力传感器示数F，作出图像如图丙所示，由图像得到的结论是______；若小球的质量为0.2kg，则小球做圆周运动的半径______m。（结果保留两位有效数字） 8．（2026·安徽·模拟预测）某实验小组利用如图甲所示装置验证向心力的表达式。在该装置中，水平光滑圆盘上放置质量为m的滑块，通过定滑轮与上方的力传感器连接，细线长度可通过滑块位置调节（即圆周运动半径r可改变）。实验时，滑块随圆盘匀速转动，细线拉力提供向心力。圆盘的另一侧装有永磁体，磁铁转动时会通过上方一固定的霍尔传感器，可检测磁体转动时磁场变化，输出脉冲信号如图乙所示。当转盘转动时，磁体每转一周，霍尔传感器输出一个脉冲，通过连接的计时器可记录脉冲间隔时间。 (1)若某次实验中，采集到磁场变化的脉冲信号如图乙所示，计时器记录到连续5次脉冲的时间为t，则滑块转动的角速度表达式________（用t表示） (2)实验小组保持滑块质量、半径不变，通过调节电动机转速得到多组数据，部分数据如下表： 序号 脉冲间隔时间（连续5个脉冲） 力传感器的示数 1 3.03 4.15 2 2.76 4.98 3 2.63 5.49 请根据表格数据，计算第1组实验中的角速度________；并根据所学向心力表达式可算出向心力________，与表格中力的传感器示数相比，可验证向心力表达式。（，结果均保留3位有效数字） (3)在实验中，由于细线存在微弱形变，在转动过程中运动半径略大于静止时测量的半径r，产生系统误差，则导致________（选填“<”，“=”或“>”）。 9．（25-26高一下·全国·月考）如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1∶2∶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)本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是（　　） A．卡文迪许利用扭秤测量引力常量 B．探究平抛运动的特点 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (2)在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则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放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_________（填选项前的字母） A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1 10．（25-26高一下·河南焦作·月考）如图所示是“探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左、右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。 (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的______。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．演绎法 (2)皮带与不同半径的塔轮相连是主要为了使两小球的______不同。 A．转动半径r B．质量m C．角速度ω D．线速度v (3)当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径为短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：2，则左、右两边塔轮的半径之比为______。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 实验 考点要求 课标要求 探究平抛运动的规律 · 知道平抛运动的轨迹是抛物线，能熟练操作器材，会在实验中描绘其轨迹。会通过描绘的平抛运动轨迹计算物体的初速度。 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 · 理解万有引力定律，并会用来解决相关问题。会用控制变量法探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。会用图像法处理数据。 命题注重考查学生对基本实验原理、实验操作及数据处理的理解与掌握，如探究探究平抛运动的规律。同时，命题强调实验设计的创新性和探究性，可能通过改变实验条件、增加实验变量或设计新型实验装置等方式，考查学生的实验设计能力和创新思维。此外，力学实验还常与其他物理知识点结合考查，体现学科知识的综合性和系统性。同时，关注实验设计的创新性和探究性，加强跨模块知识的综合运用能力，以应对考题的灵活性和多样性。 探索创新实验 常见的创新实验类型 实验器 材创新 利用喷水法、频闪照相法、用传感器和计算机都可以描绘物体做平抛运动的轨迹 实验过 程创新 间隔相等距离后移挡板 数据处 理创新 用图像法进行数据处理 探究平抛运动的特点 1.实验思路 用描迹法逐点画出小钢球做平抛运动的轨迹，判断轨迹是否为抛物线并求出小钢球的初速度。 2.实验器材 末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、刻度尺、重垂线、三角板、铅笔等。 3.实验过程 (1)安装、调整背板：将白纸放在复写纸下面，然后固定在装置背板上，并用重垂线检查背板是否竖直。 (2)安装、调整斜槽：将固定有斜槽的木板放在实验桌上，用平衡法检查斜槽末端是否水平，也就是将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能静止在直轨道上的任意位置，则表明斜槽末端已调水平，如图。 (3)描绘运动轨迹：让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下，并从斜槽末端飞出开始做平抛运动，小球落到倾斜的挡板上，挤压复写纸，会在白纸上留下印迹。取下白纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹。 (4)确定坐标原点及坐标轴：选定斜槽末端处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。 4.数据处理 (1)判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图所示，在x轴上找出等距离的几个点A1、A2、A3…，把线段OA1的长度记为l，则OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3…向下作垂线，与轨迹交点分别记为M1、M2、M3…，若轨迹是一条抛物线，则各点的y坐标和x坐标之间应该满足关系式y＝ax2(a是待定常量)，用刻度尺测量某点的x、y两个坐标值代入y＝ax2求出a，再测量其他几个点的x、y坐标值，代入y＝ax2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线。 (2)计算平抛运动物体的初速度 情景1：若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝gt2即可求出多个初速度v0＝x，最后求出初速度的平均值，就是做平抛运动的物体的初速度。 情景2：若原点O不是抛出点 ①在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如图所示。A到B与B到C的时间相等，设为T。 ②用刻度尺分别测出yA、yB、yC，则有yAB＝yB－yA，yBC＝yC－yB。 ③yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝x。 5.注意事项 (1)固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的初速度水平，否则小球的运动就不是平抛运动了。 (2)小球每次从槽中的同一位置由静止释放，这样可以确保每次小球抛出时的速度相等。 (3)坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在背板上的水平投影点。 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1.实验思路 本实验需要探究向心力与多个物理量之间的关系，因而实验采用控制变量法，如图所示，匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动，此时小球向外挤压挡板，挡板对小球有一个向内的(指向圆周运动圆心)的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值。 在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形： (1)在质量、半径一定的情况下，探究向心力大小与角速度的关系。 (2)在质量、角速度一定的情况下，探究向心力大小与半径的关系。 (3)在半径、角速度一定的情况下，探究向心力大小与质量的关系。 2.实验器材 向心力演示器、小球。 3.实验过程 (1)分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相同。将皮带放置在适当位置使两转盘转动，记录不同角速度下的向心力大小(格数)。 (2)分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的长槽和短槽两个小槽中，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等、小球到转轴(即圆心)距离不同即圆周运动半径不等，记录不同半径下的向心力大小(格数)。 (3)分别将两个质量不相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相等，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等，记录不同质量下的向心力大小(格数)。 4.数据处理 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。 5.注意事项 摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个标尺的格数。达到预定格数时，即保持转速恒定，观察并记录其余读数。 【考点题型一】探究平抛运动的规律 1．（2026·湖北宜昌·二模）某实验小组利用如图所示的装置研究平抛运动，调节装置让水流稳定并水平流出，用照相机拍出水流的轨迹照片。已知物体实际尺寸与照片尺寸比例为k，重力加速度为g。 (1)为完成实验，除图中实验装置外，还需要的器材是__________（单选） A．游标卡尺 B．刻度尺 C．螺旋测微器 (2)甲同学测得照片中喷水口距地面的高度为h，水柱落地点到喷口的水平距离为L，则水流喷出时的初速度v0=__________。 (3)为了让水流以更大速度从喷口稳定流出，下列操作最合理的是__________（单选） A．将左管上移且上端超出液面 B．将左管上移且上端低于液面 C．将左管下移且上端高于右管上端 (4)若喷水口直径不可忽略，理论上水柱在地面上的落点所构成的形状最接近图__________。 A． B． C． D． 【答案】(1)B (2) (3)B (4)C 【详解】（1）实验数据需要根据图片测量得到，可知需要的器材是“刻度尺”。 故选B。 （2）依题意得，喷水口距地面的实际高度，水柱落地点到喷水口的实际水平距离 竖直方向，根据距离公式，得 水流喷出时的速度 （3）A．将左管上移且上端超出液面 ， 此时左管与大气相通，不再起恒压作用，伴随水位下降会导致流速减小，选项A错误； B．将左管上移且上端低于液面，既保持了恒压特性，又增加了左管上端到喷口的高度差，从而增大了压强和流速，选项B正确； C．将左管下移且上端高于右管上端，会减小高度差，导致流速减小，选项C错误。 故选B。 （4）若喷水口直径不可忽略，则上、下边缘水滴因水压差异初速度大小和竖直下落高度均不同。上边缘水压低于下边缘，初速度略小于下边缘，且上边缘水滴竖直方向位移距离略长，导致靠近装置一侧落点密集、边界尖锐，远离一侧稀疏、边界圆润，接近图C所示形状。 故选C。 2．（25-26高一下·湖北荆州·月考）某小组在“研究平抛运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。 (1)如图甲所示，小锤水平打击弹性金属片，A球水平抛出的同时B球自由下落。在不同的高度和打击力度时都发现两小球同时落地，则实验表明__________。 A．平抛运动竖直方向是自由落体运动 B．平抛运动水平方向是匀速直线运动 (2)图丙是图乙实验中小球从斜槽上不同位置由静止释放获得的两条轨迹，图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置__________（选填“较低”或“较高”）。 (3)如图丁所示，实验小组记录了小球在运动过程中经过A、B、C三个位置，每个正方形小格的边长为5.00cm，g取，则该小球做平抛运动的初速度大小________m/s；小球的抛出点是否在点__________（选填“是”或“不是”）。 【答案】(1)A (2)较高 (3) 1.5 不是 【详解】（1）在甲图所示的实验中，A球平抛，B球自由下落，同时落地，说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。 故选A。 （2）两条平抛的轨迹，取相同的竖直高度，根据 可知平抛的时间相同，在水平方向上有 图线①的水平位移长，其初速度较大，需要从较高的位置滚下，才能获得较大初速度。 （3）[1]由题知，每个正方形小格的边长为L=5.00cm，由图丁，可知A、B的竖直位移为3L，B、C的竖直位移为5L，在竖直方向有 解得 又A、B与B、C的水平位移都为，则有 解得 [2]根据平抛运动规律，可得小球从抛出点到B点的时间为 小球从抛出点到B点的水平位移为 而由图丁可知点到B点的水平距离为，可知小球并没有经过点，则点不是小球做平抛运动的抛出点。 3．（25-26高一下·黑龙江大庆·开学考试）某学习小组利用如图甲、乙所示的装置探究平抛运动的特点。 (1)如图甲所示，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开并自由下落，实验现象是A、B球同时落地，该现象说明A球在___________。 A．竖直方向做的是自由落体运动 B．水平方向做的是匀速直线运动 (2)如图乙所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。A球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端水平飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。下列操作中有必要的有___________。 A．尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦 B．通过调节使硬板保持竖直 C．挡板高度等间距变化 D．重复实验时，A球从斜槽的同一位置由静止释放 (3)利用图乙装置得到如图丙所示的轨迹，在轨迹上取（非抛出点）、、三点，和的水平间距相等且均为，测得和的竖直间距分别是和。 ①已知当地重力加速度为，可求得钢球离开斜槽末端时的速度大小为___________。 ②若在实验中，斜槽末端切线不水平，仅从这一影响因素分析，第①问中求得钢球离开斜槽末端时的速度大小___________（选填“偏大”“偏小”或“没有影响”）。 【答案】(1)A (2)BD (3) 偏小 【详解】（1）甲装置实验中，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，二者同时落地，说明平抛运动的竖直分运动和自由落体运动规律一致，证明A球竖直方向做自由落体运动，故选A。 （2）A．只要每次小球从斜槽同一位置释放，即可保证初速度一致，斜槽摩擦不影响实验结果，无需减小摩擦，故A错误； B．平抛运动在竖直平面内，必须保持硬板竖直，避免小球碰撞硬板，故B正确； C．只需要多次移动挡板记录落点，不需要挡板高度等间距变化，故C错误； D．重复实验时，小球从同一位置静止释放，才能保证每次平抛初速度相同，轨迹一致，故D正确。 故选BD。 （3）[1]AB和BC水平间距相等，因此A到B、B到C的运动时间相等，设时间间隔为，平抛初速度为，水平方向钢球做匀速直线运动有 竖直方向上做匀变速直线运动，由逐差法可得 联立解得 [2]斜槽末端切线不水平时，小球初速度不沿水平方向，上述推导得到的结果只是初速度的水平分量，实际初速度是合速度，大小为 大于我们计算得到的水平分量，因此求得的速度大小偏小。 4．（25-26高一下·黑龙江哈尔滨·开学考试）某同学用图示装置研究平抛运动的特点： (1)为保证实验的顺利进行，下列必要的操作是___________ A．斜槽必须尽可能光滑 B．斜槽末端必须水平 C．每次小球要从同一位置由静止释放 D．小球释放的初始位置越高越好 (2)如图所示，是该同学用频闪照相研究平抛运动时拍下的照片，背景方格纸的边长为，a、b、c是同一小球在频闪照相中拍下的三个连续的不同位置时的照片，则：（） ①频闪照相相邻闪光的时间间隔___________s； ②小球水平抛出的初速度___________（结果保留2位有效数字）； ③小球经过b点时其竖直分速度大小为___________。（结果保留2位有效数字）； 【答案】(1)BC (2) 0.05 1.0 0.75 【详解】（1）A．斜槽不需要光滑，只要每次让小球从同一位置由静止释放，就能保证小球每次平抛的初速度相同，故A错误； B．斜槽末端必须水平，才能保证小球抛出时初速度水平，做平抛运动，故B正确； C．每次小球从同一位置由静止释放，才能保证每次平抛的初速度一致，得到相同的运动轨迹，故C正确； D．释放位置过高会导致小球初速度过大，轨迹超出白纸范围，不便于描点研究，不是越高越好，故D错误。 故选BC。 （2）[1]已知方格边长 ，平抛运动水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体（匀变速直线运动）。 竖直方向，连续相等时间内位移差满足 由图得：相邻两点竖直位移差 代入得： [2]水平方向相邻两点位移 匀速运动满足 代入得： [3]匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，是到的中间时刻，因此： 5．（25-26高一下·河南南阳·月考）某小组在“研究平拋运动特点”的实验中，分别使用了图甲和图乙的实验装置。 (1)如图甲所示，小锤水平打击弹性金属片，A球水平拋出的同时B球自由下落。在不同的高度和打击力度时都发现两小球同时落地，则实验表明________。 A．平拋运动竖直方向是自由落体运动 B．平抛运动水平方向是匀速直线运动 (2)某同学利用如图乙所示的实验装置记录小球的运动轨迹，下列说法不正确的是________（多选）。 A．需要调节装置的底座螺丝，使背板竖直 B．上下移动倾斜挡板N时必须等间距下移 C．斜槽M可以不光滑，但斜槽轨道末端必须保持水平 D．为了得到小球的运动轨迹，需要用平滑的曲线把所有的点都连起来 (3)如图丙所示，实验小组记录了小球在运动过程中经过、、三个位置，每个正方形小格的边长为5.00cm，取，以点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，则该小球做平抛运动在点的速度大小________，小球抛出点的坐标为（____，____）。 【答案】(1)A (2)BD (3) 2.5 【详解】（1）在不同的高度和打击力度时都发现两小球同时落地，说明A球竖直方向上的运动与B球相同，即平拋运动竖直方向是自由落体运动。 故选A。 （2）A．平抛运动是在竖直平面内的运动，背板要竖直，否则小球在打到挡板前会撞到背板，故A正确； B．上下移动倾斜挡板N时不需要等间距移动，故B错误； C．实验需要保证小球飞出斜槽M的初速度方向为水平方向，大小一致，所以斜槽M可以不光滑，但斜槽轨道末端必须保持水平，故C正确； D．由于打出的点存在偶然误差，有个别偏离轨迹太远的点要舍弃，其余的点尽量分布在光滑曲线的两侧，以减小误差，故D错误。 本题选不正确的，故选BD。 （3）[1]根据题意，由图可知，和、和水平距离相等，则运动时间相等，设为，竖直方向上由逐差法有 代入数据解得 根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得，小球做平抛运动在点的竖直分速度为 水平方向上有 代入数据解得 则小球做平抛运动在点的速度为 [2][3]小球从抛出点运动的到点的时间为 则抛出点距点的水平距离为 抛出点距点的竖直距离为 根据题意，由图丙可知，点的坐标为，则抛出点坐标为。 【考点题型二】探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 6．（25-26高一下·河南南阳·开学考试）如图甲所示是向心力演示器，用于探究做圆周运动物体的向心力大小与物体的质量、半径、角速度的关系。挡板A、B、C可以控制小球做圆周运动的半径，所连弹簧测力筒的标尺露出的格数可以显示向心力的大小。挡板A、C到各自转轴的距离均为挡板B到转轴距离的一半。塔轮结构如图乙所示，每侧三个转轮的半径从小到大分别为，可分别用传动皮带连接。请完成下列问题。 (1)在这个实验中，利用了___________来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 (2)探究向心力大小与质量的关系时，选择两个质量不同的小球，分别放在挡板___________（选填“A”或“B”）和挡板C处，传动皮带挂左塔轮的中轮，应挂右塔轮的___________（填“上”“中”或“下”）轮。 (3)探究向心力大小与角速度的关系时，应采用下列的___________（填“A”、“B”或“C”）图所示安装器材。 A． B． C． 【答案】(1)C (2) A 中 (3)C 【详解】（1）在这个实验中，利用了控制变量法来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r之间的关系。故选C。 （2）[1][2]探究向心力大小与质量的关系时，要保证质量不同，角速度和半径相同，则应该选择两个质量不同的小球，分别放在挡板A和挡板C处，传动皮带挂左塔轮的中轮，应挂右塔轮的中轮。 （3）探究向心力大小与角速度的关系时，要保证两球质量和转动半径相同，角速度不同，则应采用下列的C图所示安装器材。 7．（25-26高三上·广东东莞·月考）某同学设计了一种探究向心力与角速度关系的实验装置，如图甲所示，在水平圆盘上固定一个长的凹槽，在槽内固定一个力传感器，将小球放在凹槽内，在力传感器外侧安装了一个沿圆盘径向的遮光片，小球紧靠力传感器。 (1)保持小球质量和小球到圆盘中心的距离不变，使圆盘绕过圆盘中心的竖直轴匀速转动，与光电门连接的光强记录仪记录接收到的光强随时间变化的规律如图乙所示，根据图乙可知，圆盘转动的角速度为______； (2)多次调整圆盘的转速进行实验，测得多组小球转动的角速度及对应力传感器示数F，作出图像如图丙所示，由图像得到的结论是______；若小球的质量为0.2kg，则小球做圆周运动的半径______m。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1) (2) 在质量和半径一定的情况下，小球做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比 0.45 【详解】（1）由图乙可知，圆盘匀速转动时，周期 根据角速度与周期的关系，得 （2）[1]由图丙可知，图像为过原点的直线，说明当小球质量和转动半径不变时，向心力与角速度的平方成正比。 [2]根据向心力公式 可知图像的斜率 由图丙得，斜率 解得 8．（2026·安徽·模拟预测）某实验小组利用如图甲所示装置验证向心力的表达式。在该装置中，水平光滑圆盘上放置质量为m的滑块，通过定滑轮与上方的力传感器连接，细线长度可通过滑块位置调节（即圆周运动半径r可改变）。实验时，滑块随圆盘匀速转动，细线拉力提供向心力。圆盘的另一侧装有永磁体，磁铁转动时会通过上方一固定的霍尔传感器，可检测磁体转动时磁场变化，输出脉冲信号如图乙所示。当转盘转动时，磁体每转一周，霍尔传感器输出一个脉冲，通过连接的计时器可记录脉冲间隔时间。 (1)若某次实验中，采集到磁场变化的脉冲信号如图乙所示，计时器记录到连续5次脉冲的时间为t，则滑块转动的角速度表达式________（用t表示） (2)实验小组保持滑块质量、半径不变，通过调节电动机转速得到多组数据，部分数据如下表： 序号 脉冲间隔时间（连续5个脉冲） 力传感器的示数 1 3.03 4.15 2 2.76 4.98 3 2.63 5.49 请根据表格数据，计算第1组实验中的角速度________；并根据所学向心力表达式可算出向心力________，与表格中力的传感器示数相比，可验证向心力表达式。（，结果均保留3位有效数字） (3)在实验中，由于细线存在微弱形变，在转动过程中运动半径略大于静止时测量的半径r，产生系统误差，则导致________（选填“<”，“=”或“>”）。 【答案】(1) (2) 8.29 4.12 (3)< 【详解】（1）由题中连续记录5次脉冲，可知 则角速度为 （2）[1]由可得 [2]根据向心力公式 （3）由于细线存在微小形变，使实际转动的半径变大，实际向心力的数值变大，因此力的传感器测量的数值大于计算值，则填“<”。 9．（25-26高一下·全国·月考）如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1∶2∶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)本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是（　　） A．卡文迪许利用扭秤测量引力常量 B．探究平抛运动的特点 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (2)在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则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放在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_________（填选项前的字母） A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1 【答案】(1)C (2)一 (3)C 【详解】（1）探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，采用的实验方法是控制变量法。 A．卡文迪许利用扭秤测量引力常量，应用的是放大法，故A错误； B．探究平抛运动的特点，采用的实验方法是用曲化直的方法，故B错误； C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，采用的实验方法是控制变量法，故C正确。 故选C。 （2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 （3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，则两球做圆周运动的半径相等；传动皮带位于第二层，则两球做圆周运动的角速度之比为 根据 可知当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为 故选C。 10．（25-26高一下·河南焦作·月考）如图所示是“探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左、右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。 (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的______。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．演绎法 (2)皮带与不同半径的塔轮相连是主要为了使两小球的______不同。 A．转动半径r B．质量m C．角速度ω D．线速度v (3)当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径为短槽中小球半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1：2，则左、右两边塔轮的半径之比为______。 【答案】(1)B (2)C (3)2：1 【详解】（1）实验目的是研究向心力的大小F与小球质量m、角速度和半径r多个物理量之间的关系，因此在这个实验中，采用了控制变量法。 故选B。 （2）皮带与不同半径的塔轮相连，可知塔轮的线速度相同，根据v＝R（R为塔轮半径），可知两小球的角速度不同。 故选C。 （3）由题可知 结合题意可知 联立解得 又因为，v＝R 联立可得左右两塔轮的半径之比为 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $