Question

5．觀察如圖三幅插圖，在橫線上完成相應(yīng)內(nèi)容．

圖甲中，用小錘輕擊彈性金屬片，發(fā)現(xiàn)A球和B球總是同時(shí)落地，由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動．
圖乙中，正在探究兩相同小球做圓周運(yùn)動所需向心力的大小F與角速度ω（選填“質(zhì)量m”、“角速度ω”或“半徑r”）之間的關(guān)系；
圖丙中，若小球從距離斜軌底面高度h處由靜止釋放以后能通過圓形軌道最高點(diǎn)，忽略小球運(yùn)動過程中所受空氣和摩擦阻力的影響，則h應(yīng)滿足的條件是$h≥\frac{5}{2}R$．

Answer 1

分析 抓住兩球同時(shí)落地，得出A球在豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律與B球相同，從而得出平拋運(yùn)動在豎直方向上的分運(yùn)動規(guī)律．
通過控制變量法，抓住哪些量相同，確定研究向心力與哪個(gè)物理量之間的關(guān)系．
根據(jù)牛頓第二定律求出圓軌道最高點(diǎn)的最小速度，結(jié)合動能定理求出h滿足的條件．

解答 解：圖甲中，用小錘輕擊彈性金屬片，發(fā)現(xiàn)A球和B球總是同時(shí)落地，可知A球在豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律與B球相同，即平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動．
圖乙中所示兩球的質(zhì)量相同，轉(zhuǎn)動的半徑相同，則研究的是向心力與角速度的關(guān)系．
圖丙中，小球要通過圓軌道的最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律有：$mg=m\frac{{v}^{2}}{R}$，解得最高點(diǎn)的最小速度v=$\sqrt{gR}$，
根據(jù)動能定理得，$mg（h-2R）=\frac{1}{2}m{v}^{2}-0$，解得h=$\frac{5}{2}R$，
則h滿足的條件為$h≥\frac{5}{2}R$．
故答案為：平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動，角速度ω，$h≥\frac{5}{2}R$．

點(diǎn)評 對于第三問，考查了牛頓第二定律和動能定理的綜合運(yùn)用，解決的關(guān)鍵得出最高點(diǎn)的臨界速度，從而結(jié)合動能定理或機(jī)械能守恒進(jìn)行求解．