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专题 30 探究平抛运动的特点 探究影响向心力的因素
授课提示：对应学生用书46页
1．频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段．在暗室中，照相机的快门处于常开状态，
频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体
在几个闪光时刻的位置．某物理小组利用如图甲所示的装置探究平抛运动规律．他们分别
在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如
图乙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点．则根据平抛运动规律分析下列问题(g取10
m/s2)：
(1)乙图中，A处摄像头所拍摄的频闪照片为________(选填“a”或“b”)；
(2)测得图乙a中OP距离为30 cm，b中OP距离为45 cm，则平抛小球的初速度大小应
为________m/s，小球在P点速度大小应为________m/s.
答案：(1)a (2)1
解析：(1)小球做平抛运动时，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动，
故A处摄像头所拍摄的频闪照片为a.
(2)竖直方向上有y＝gt2，可得t＝＝ s＝0.3 s，则平抛小球的初速度v ＝＝1 m/s，小球
0
在P点竖直方向的速度v＝gt＝10×0.3 m/s＝3 m/s，则v ＝＝ m/s.
y P
2．[2024·江苏省南通市月考]利用传感器和计算机研究平抛运动的规律，物体A中装有
发射装置．可以在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲．B是超声—
红外接收装置，其中装有B 、B 两个超声红外接收器，并与计算机相连．B 、B 各自测出
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收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，计算机即可算出它们各自与物体A的距离．如图甲所
示，物体A从斜槽上的P点由静止释放，从斜槽末端O飞出，以抛出点为原点建立坐标系，
计算机记录了一系列A的坐标值，数据如表格所示
x/cm 0 5.8 11.6 17.4 23.2 29.0 34.8y/cm 0 0.77 3.07 6.91 12.30 19.20 27.65
(1)以下实验操作中正确的是________．
A．图甲中斜槽末端O的切线应该水平
B．实验中需要多次让A从固定的位置P由静止释放
C．若仅用超声波脉冲进行信号的发射和接收，也能完成该实验
D．B、B 两个超声—红外接收器和斜槽末端O应该在同一个竖直平面内
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(2)根据实验数据在图丙中描出了相应的点，请描绘A的运动轨迹．
(3)已知A每隔0.04 s发射一次超声—红外脉冲，则A平抛的初速度v＝________ m/s.
(4)由该实验求得当地的重力加速度g＝________ m/s2(结果保留一位小数).
答案：(1)AD (2)图见解析 (3)1.44 (4)9.8
解析：(1)图甲中斜槽末端O的切线应该水平，以保证小球做平抛运动，A正确；本实
验不需要重复进行，所以实验中不需要多次让 A从固定的位置P由静止释放，B错误；
B 、B 各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，计算机即可算出它们各自与物体 A的
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距离，所以仅用超声波脉冲进行信号的发射和接收，不能完成该实验，C错误；B 、B 两
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个超声—红外接收器和斜槽末端O应该在同一个竖直平面内，D正确．
(2)描绘轨迹如下
(3)在水平方向上小球做匀速直线运动，所以小球的平抛初速度
v＝＝＝1.44 m/s
(4)在竖直方向上，小球做自由落体运动，根据匀变速直线的逐差公式求加速度
g＝＝×102 m/s2＝9.8 m/s2
3．某实验小组通过如图所示的装置验证向心力的表达式．滑块套在水平杆上，随杆一
起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小．滑块上固定一遮光片，宽度为d，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的角速度ω，旋
转半径为R，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和角速
度ω的数据．
(1)某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为Δt，角速度ω＝________；
(2)以F为纵坐标，以 ________(填“Δt”“”“(Δt)2”或“”)为横坐标，可在坐标纸中
描出数据点作一条直线；
(3)该小组验证(2)中的表达式时，经多次实验，分析检查，仪器正常，操作和读数均没
有问题，发现示数F的测量值与其理论值相比________(填“偏大”或“偏小”).
答案：(1) (2) (3)偏小
解析：(1)物体转动的线速度v＝，由ω＝得ω＝.
(2)根据向心力公式可知F＝mω2R，
联立解得F＝m，
故为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线．
(3)由于静摩擦力的存在，示数F的测量值与其理论值相比会偏小．
