Question

5．观察如图三幅插图，在横线上完成相应内容．

图甲中，用小锤轻击弹性金属片，发现A球和B球总是同时落地，由此得出的实验结论是：平抛运动的竖直分运动是自由落体运动．
图乙中，正在探究两相同小球做圆周运动所需向心力的大小F与角速度ω（选填“质量m”、“角速度ω”或“半径r”）之间的关系；
图丙中，若小球从距离斜轨底面高度h处由静止释放以后能通过圆形轨道最高点，忽略小球运动过程中所受空气和摩擦阻力的影响，则h应满足的条件是$h≥\frac{5}{2}R$．

Answer 1

分析 抓住两球同时落地，得出A球在竖直方向上的运动规律与B球相同，从而得出平抛运动在竖直方向上的分运动规律．
通过控制变量法，抓住哪些量相同，确定研究向心力与哪个物理量之间的关系．
根据牛顿第二定律求出圆轨道最高点的最小速度，结合动能定理求出h满足的条件．

解答 解：图甲中，用小锤轻击弹性金属片，发现A球和B球总是同时落地，可知A球在竖直方向上的运动规律与B球相同，即平抛运动的竖直分运动是自由落体运动．
图乙中所示两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系．
图丙中，小球要通过圆轨道的最高点，根据牛顿第二定律有：$mg=m\frac{{v}^{2}}{R}$，解得最高点的最小速度v=$\sqrt{gR}$，
根据动能定理得，$mg（h-2R）=\frac{1}{2}m{v}^{2}-0$，解得h=$\frac{5}{2}R$，
则h满足的条件为$h≥\frac{5}{2}R$．
故答案为：平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，角速度ω，$h≥\frac{5}{2}R$．

点评 对于第三问，考查了牛顿第二定律和动能定理的综合运用，解决的关键得出最高点的临界速度，从而结合动能定理或机械能守恒进行求解．