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沪科技版（2020）必修第二册第五章 曲线运动第二节 平抛运动优秀导学案
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这是一份沪科技版（2020）必修第二册第五章 曲线运动第二节 平抛运动优秀导学案，文件包含第5课平抛运动的综合应用原卷版-高一物理同步精品讲义沪科版必修二doc、第5课平抛运动的综合应用解析版-高一物理同步精品讲义沪科版必修二doc等2份学案配套教学资源，其中学案共39页， 欢迎下载使用。
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1、熟练解决典型的平抛运动的综合问题，
2、能够应用平抛运动的规律解决实际问题
知识精讲
知识点01 平抛运动与斜面
常见的两类情况
1.顺着斜面抛：如图2所示，物体从斜面上某一点水平抛出以后又重新落在斜面上，此时平抛运动物体的合位移方向与水平方向的夹角等于斜面的倾角.结论有：
图2
(1)速度方向与斜面夹角恒定；
(2)水平位移和竖直位移的关系：
tan θ＝eq \f(y,x)＝eq \f(\f(1,2)gt2,v0t)＝eq \f(gt,2v0)；
(3)运动时间t＝eq \f(2v0tan θ,g).
2.对着斜面抛：做平抛运动的物体垂直打在斜面上，此时物体的合速度与竖直方向的夹角等于斜面的倾角.如图3所示：
图3
结论有：(1)速度方向与斜面垂直；
(2)水平分速度与竖直分速度的关系：tan θ＝eq \f(v0,vy)＝eq \f(v0,gt)；
(3)运动时间t＝eq \f(v0,gtan θ).
【典例1】
跳台滑雪是勇敢者的运动.在利用山势特别建造的跳台上，运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆，这项运动极为壮观，示意图如图1所示.请思考：
图1
(1)运动员从斜坡上的A点水平飞出，到再次落到斜坡上的B点，根据斜面倾角可以确定运动员位移的方向还是运动员速度的方向？
(2)运动员从斜面上的A点水平飞出，到运动员再次落到斜面上，他的竖直分位移与水平分位移之间有什么关系？
【典例2】
女子跳台滑雪等6个新项目已加入2014年冬奥会.如图4所示，运动员踏着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上(未画出)获得一速度后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆.设一位运动员由斜坡顶的A点沿水平方向飞出的速度v0＝20 m/s，落点在斜坡底的B点，斜坡倾角θ＝37°，斜坡可以看成一斜面，不计空气阻力.(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)求：
图4
(1)运动员在空中飞行的时间t.
(2)A、B间的距离s.
【即学即练1】
如图5所示，以9.8 m/s的水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为30°的斜面上，这段飞行所用的时间为(不计空气阻力，g取9.8 m/s2)( )
图5
A.eq \f(\r(2),3) s B.eq \f(2\r(2),3) s
C.eq \r(3) s D.2 s
知识点02 平抛运动与其他运动综合
【典例1】
如图6所示，水平抛出的物体，抵达斜面上端P处时其速度方向恰好沿斜面方向，然后沿斜面无摩擦滑下，下列图中的图象描述的是物体沿x方向和y方向运动的速度—时间图象，其中正确的是( )
图6
【即学即练1】
如图10所示，在光滑的水平面上有一小球a以初速度v0运动，同时刻在它正上方有一小球b也以初速度v0水平抛出，并落于c点，不计空气阻力，则( )
图10
A.小球a先到达c点
B.小球b先到达c点
C.两球同时到达c点
D.不能确定a、b球到达c点的先后顺序
能力拓展
1.类平抛运动的受力特点
物体所受的合外力为恒力，且与初速度的方向垂直.
2.类平抛运动的运动特点
在初速度v0方向上做匀速直线运动，在合外力方向上做初速度为零的匀加速直线运动.加速度a＝eq \f(F合,m).
3.类平抛运动的求解方法
(1)常规分解法：将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合外力的方向)的匀加速直线运动.两分运动彼此独立，互不影响，且与合运动具有等时性.
(2)特殊分解法：对于有些问题，可以过抛出点建立适当的平面直角坐标系，将加速度a分解为ax、ay，初速度v0分解为vx、vy，然后分别在x、y方向列方程求解.
【典例1】
如图9所示的光滑斜面长为l、宽为b、倾角为θ，一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P水平射入，恰好从底端Q点离开斜面，试求：(重力加速度为g)
图9
(1)物块由P运动到Q所用的时间t；
(2)物块由P点水平射入时的初速度v0；
(3)物块离开Q点时速度的大小v.
【典例2】
A、B两个质点以相同的水平速度v0抛出，A在竖直平面内运动，落地点为P1.B沿光滑斜面运动，落地点为P2，不计阻力，如图12所示，下列关于P1、P2在x轴上远近关系的判断正确的是( )
图12
A.P1较远
B.P2较远
C.P1、P2等远
D.A、B两项都有可能
【即学即练1】
如图8所示，质量为m的物体在光滑的水平面上向右以速度v0做匀速直线运动，在t＝0时刻加一个与v0垂直的恒力F作用，则：
图8
(1)物体的运动轨迹如何？运动性质是什么？
(2)在原来的v0方向上做什么运动？在与v0垂直的方向做什么运动？
分层提分
题组A 基础过关练
一、单选题
1．某次投篮比赛中，篮球在空中划过曲线后准确落入篮筐。运动员跳起投篮时，投球点和篮筐正好位于同一水平面上，如图所示。根据篮球的受力情况和运动情况，不计空气阻力，参考平抛运动的研究方法，分析篮球的运动，此篮球的运动可以看成哪两个运动的合成（ ）
A．水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀速直线运动
B．水平方向的匀速直线运动和竖直方向匀变速直线运动
C．水平方向的匀变速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动
D．水平方向的匀变速直线运动和竖直方向匀速直线运动
2．做平抛运动的物体，在水平方向上通过的最大距离取决于抛出时（ ）
A．物体的高度和初速度B．物体的重量和初速度
C．物体的高度和质量D．由物体的高度决定
3．第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年在我国举办，跳台滑雪是比赛项目之一。运动员在雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。某运动员从跳台B处沿水平方向飞出，在斜坡A处着陆，如图所示。运动员可视为质点，忽略空气阻力的影响。若测得运动员在空中飞行的时间约为4s，A、B两点间的水平距离约为80m，则运动员从B点飞出时的速度大小约为（ ）
A．1m/sB．2m/sC．10m/sD．20m/s
4．在水平路面上骑摩托车的人，遇到一个壕沟，其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力，可以视为平抛运动。摩托车后轮落到壕沟对面才算安全。则运动员跨过壕沟的初速度至少为（取）（ ）
A．B．C．D．
5．“套圈圈”是许多人喜爱的一种游戏，如图所示，小孩和大人在同一竖直线上的不同高度先后水平抛出小圆环，且小圆环都恰好套中同一个物体。若小圆环的运动视为平抛运动，则（ ）
A．小孩抛出的圆环运动时间较短
B．大人抛出的圆环运动时间较短
C．小孩抛出的圆环初速度较小
D．两人抛出的圆环初速度大小相等
6．如图所示为“探究平抛运动的特点”的实验装置图，通过描点画出小钢球做平抛运动的轨迹。下列关于实验要求和操作合理的有（ ）
A．斜槽轨道必须光滑
B．每次小钢球必须从静止开始释放
C．每次小钢球释放的初始位置可以不同
D．为描出小钢球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
题组B 能力提升练
二、填空题
7．从高为的一点处先后平抛两个小球1和2，球1恰好直接越过竖直挡板落到水平地面上的点，球2与地面碰撞一次后，也恰好越过竖直挡板并落在点，如图所示。设球2与地面碰撞遵循的规律类似反射定律，且反弹速度大小与碰撞前相同，则竖直挡板的高度_____________________。
8．如图所示，将质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出（即v0∥CD），小球运动到B点，已知A点的高度h，则小球到达B点时的速度大小为______.
9．如图所示，以的速度水平抛出的小球，飞行一段时间垂直地撞在倾角的斜面上，取，，。物体撞击斜面时的速度大小为_____，物体飞行时间_____，物体飞行的水平距离是_____。
10．在一次“飞车过黄河”的表演中，汽车在空中飞经最高点后在对岸着地，已知汽车从最高点至着地点经历时间约0.8s，两点间的水平距离约为32m，忽略空气阻力，则最高点与着地点间的高度差约为________m；汽车在最高点时的速度约为_______m/s．（取）
11．一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为________。
12．用如图所示的装置来测量小球做平抛运动的初速度和圆盘匀速转动的角速度，现测得圆盘的半径为R，在其圆心正上方高h处沿方向水平抛出一小球，使小球落点恰好在B处，重力加速度为g，则小球在空中运动的时间______，小球的初速度______，圆盘转动的角速度______。
题组C 培优拔尖练
三、解答题
13．如图所示为山东卫视一档娱乐节目中一个闯关游戏装置的示意图，水平轨道上的小车用轻绳绕过定滑轮与配重连接，轨道上方的轻绳穿过固定挡板并保持水平，轨道下方有一长的软垫静止在水面上，A端在挡板正下方。质量的闯关者抓住轻绳的一端悬挂在小车上，其重心到悬点的距离。在配重作用下，闯关者随小车一起向右运动，运动过程中轻绳与竖直线的夹角恒为。当小车碰到挡板时闯关者立即松手，重心下降时恰好落在固定软垫的右端点。不计小车的大小、质量及摩擦阻力，重力加速度，，。求：
（1）闯关者松手前的加速度大小；
（2）闯关者松手时的速度大小；
（3）不计水面阻力，那么小车最远离挡板多大距离处出发，闯关者才不会从软垫上滑落。（其中，人与软垫之间的摩擦系数，软垫的质量也为，闯关者落到软垫时竖直方向速度瞬间减为零，水平速度保持不变）
14．如图所示，A点距水平面BC的高度h=1.25m，BC与圆弧轨道CDE相接于C点，D为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道DE对应的圆心角θ=37°，圆弧的半径R=0.5m，圆弧和倾斜传送带EF相切于E点，EF的长度为l=5m，一质量为m=1kg的小物块从A点以v0=5m/s的速度水平抛出，从C点沿切线进入圆弧轨道，当经过E点时，物体受到圆弧的摩擦力f=40N，随后物块滑上传送带EF，已知物块与圆弧上E点附近以及传送带EF间的动摩擦因数μ均为0.5，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
（1）物块做平抛运动时水平方向的位移BC的长度；
（2）物块到达E处时速度的大小；
（3）若物块能被送到F端，传送带顺时针运转的速度应满足的条件及物块从E端到F端所用时间的范围。
15．如图所示，传送带倾斜放置，与水平面的夹角，传送带的长度L=7.25m，传送皮带轮以v=15m/s的恒定速率逆时针转动。一质量m=1kg的物体（可看成质点）以大小的初速度从A点水平抛出，恰好从传送带的最高点B沿着传送带传动方向滑上传送带。已知物体与皮带之间的动摩擦因数，sin37°=0.6，cs37°=0.8，g取。求：
（1）物体抛出点A距传送带最高点B的竖直高度h；
（2）物体在传送带上运动的时间（已知）（结果保留2位有效数字）。
16．如图所示为某物理兴趣小组所设计的游戏装置示意图。质量的小钢珠（视为质点）用长度的轻绳拴着在竖直面内绕O做圆周运动。钢珠在A处轻绳恰好断开，以的速度水平抛出，不计空气阻力，钢珠飞出后恰好从B处无碰撞切入一倾角为的斜面上，从C处小圆弧以2m/s的速度水平抛出，已知抛出点距地面高为，钢珠在抛出后将与地面发生弹性碰撞，碰撞前后速度水平分量不变，速度的竖直分量大小不变，方向相反，若钢珠在第一次碰撞前恰好掠过高为的挡板D，之后经过一次碰撞又恰好掠过高为的挡板E，最后打中位于F处的电灯开关（开关大小不计，可视为点）。求：
（1）轻绳能够承受的最大拉力；
（2）A、B的竖直距离：
（3）开关F以及挡板D、E距抛出点C可能的水平距离、、。
目标导航
1、熟练解决典型的平抛运动的综合问题，
2、能够应用平抛运动的规律解决实际问题
知识精讲
知识点01 平抛运动与斜面
常见的两类情况
1.顺着斜面抛：如图2所示，物体从斜面上某一点水平抛出以后又重新落在斜面上，此时平抛运动物体的合位移方向与水平方向的夹角等于斜面的倾角.结论有：
图2
(1)速度方向与斜面夹角恒定；
(2)水平位移和竖直位移的关系：
tan θ＝eq \f(y,x)＝eq \f(\f(1,2)gt2,v0t)＝eq \f(gt,2v0)；
(3)运动时间t＝eq \f(2v0tan θ,g).
2.对着斜面抛：做平抛运动的物体垂直打在斜面上，此时物体的合速度与竖直方向的夹角等于斜面的倾角.如图3所示：
图3
结论有：(1)速度方向与斜面垂直；
(2)水平分速度与竖直分速度的关系：tan θ＝eq \f(v0,vy)＝eq \f(v0,gt)；
(3)运动时间t＝eq \f(v0,gtan θ).
【典例1】
跳台滑雪是勇敢者的运动.在利用山势特别建造的跳台上，运动员穿着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆，这项运动极为壮观，示意图如图1所示.请思考：
图1
(1)运动员从斜坡上的A点水平飞出，到再次落到斜坡上的B点，根据斜面倾角可以确定运动员位移的方向还是运动员速度的方向？
(2)运动员从斜面上的A点水平飞出，到运动员再次落到斜面上，他的竖直分位移与水平分位移之间有什么关系？
【典例2】
女子跳台滑雪等6个新项目已加入2014年冬奥会.如图4所示，运动员踏着专用滑雪板，不带雪杖在助滑路上(未画出)获得一速度后水平飞出，在空中飞行一段距离后着陆.设一位运动员由斜坡顶的A点沿水平方向飞出的速度v0＝20 m/s，落点在斜坡底的B点，斜坡倾角θ＝37°，斜坡可以看成一斜面，不计空气阻力.(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)求：
图4
(1)运动员在空中飞行的时间t.
(2)A、B间的距离s.
【即学即练1】
如图5所示，以9.8 m/s的水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为30°的斜面上，这段飞行所用的时间为(不计空气阻力，g取9.8 m/s2)( )
图5
A.eq \f(\r(2),3) s B.eq \f(2\r(2),3) s
C.eq \r(3) s D.2 s
知识点02 平抛运动与其他运动综合
【典例1】
如图6所示，水平抛出的物体，抵达斜面上端P处时其速度方向恰好沿斜面方向，然后沿斜面无摩擦滑下，下列图中的图象描述的是物体沿x方向和y方向运动的速度—时间图象，其中正确的是( )
图6
【即学即练1】
如图10所示，在光滑的水平面上有一小球a以初速度v0运动，同时刻在它正上方有一小球b也以初速度v0水平抛出，并落于c点，不计空气阻力，则( )
图10
A.小球a先到达c点
B.小球b先到达c点
C.两球同时到达c点
D.不能确定a、b球到达c点的先后顺序
能力拓展
1.类平抛运动的受力特点
物体所受的合外力为恒力，且与初速度的方向垂直.
2.类平抛运动的运动特点
在初速度v0方向上做匀速直线运动，在合外力方向上做初速度为零的匀加速直线运动.加速度a＝eq \f(F合,m).
3.类平抛运动的求解方法
(1)常规分解法：将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合外力的方向)的匀加速直线运动.两分运动彼此独立，互不影响，且与合运动具有等时性.
(2)特殊分解法：对于有些问题，可以过抛出点建立适当的平面直角坐标系，将加速度a分解为ax、ay，初速度v0分解为vx、vy，然后分别在x、y方向列方程求解.
【典例1】
如图9所示的光滑斜面长为l、宽为b、倾角为θ，一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P水平射入，恰好从底端Q点离开斜面，试求：(重力加速度为g)
图9
(1)物块由P运动到Q所用的时间t；
(2)物块由P点水平射入时的初速度v0；
(3)物块离开Q点时速度的大小v.
【典例2】
A、B两个质点以相同的水平速度v0抛出，A在竖直平面内运动，落地点为P1.B沿光滑斜面运动，落地点为P2，不计阻力，如图12所示，下列关于P1、P2在x轴上远近关系的判断正确的是( )
图12
A.P1较远
B.P2较远
C.P1、P2等远
D.A、B两项都有可能
【即学即练1】
如图8所示，质量为m的物体在光滑的水平面上向右以速度v0做匀速直线运动，在t＝0时刻加一个与v0垂直的恒力F作用，则：
图8
(1)物体的运动轨迹如何？运动性质是什么？
(2)在原来的v0方向上做什么运动？在与v0垂直的方向做什么运动？
分层提分
题组A 基础过关练
一、单选题
1．某次投篮比赛中，篮球在空中划过曲线后准确落入篮筐。运动员跳起投篮时，投球点和篮筐正好位于同一水平面上，如图所示。根据篮球的受力情况和运动情况，不计空气阻力，参考平抛运动的研究方法，分析篮球的运动，此篮球的运动可以看成哪两个运动的合成（ ）
A．水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀速直线运动
B．水平方向的匀速直线运动和竖直方向匀变速直线运动
C．水平方向的匀变速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动
D．水平方向的匀变速直线运动和竖直方向匀速直线运动
2．做平抛运动的物体，在水平方向上通过的最大距离取决于抛出时（ ）
A．物体的高度和初速度B．物体的重量和初速度
C．物体的高度和质量D．由物体的高度决定
3．第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年在我国举办，跳台滑雪是比赛项目之一。运动员在雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。某运动员从跳台B处沿水平方向飞出，在斜坡A处着陆，如图所示。运动员可视为质点，忽略空气阻力的影响。若测得运动员在空中飞行的时间约为4s，A、B两点间的水平距离约为80m，则运动员从B点飞出时的速度大小约为（ ）
A．1m/sB．2m/sC．10m/sD．20m/s
4．在水平路面上骑摩托车的人，遇到一个壕沟，其尺寸如图所示。摩托车后轮离开地面后失去动力，可以视为平抛运动。摩托车后轮落到壕沟对面才算安全。则运动员跨过壕沟的初速度至少为（取）（ ）
A．B．C．D．
5．“套圈圈”是许多人喜爱的一种游戏，如图所示，小孩和大人在同一竖直线上的不同高度先后水平抛出小圆环，且小圆环都恰好套中同一个物体。若小圆环的运动视为平抛运动，则（ ）
A．小孩抛出的圆环运动时间较短
B．大人抛出的圆环运动时间较短
C．小孩抛出的圆环初速度较小
D．两人抛出的圆环初速度大小相等
6．如图所示为“探究平抛运动的特点”的实验装置图，通过描点画出小钢球做平抛运动的轨迹。下列关于实验要求和操作合理的有（ ）
A．斜槽轨道必须光滑
B．每次小钢球必须从静止开始释放
C．每次小钢球释放的初始位置可以不同
D．为描出小钢球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
题组B 能力提升练
二、填空题
7．从高为的一点处先后平抛两个小球1和2，球1恰好直接越过竖直挡板落到水平地面上的点，球2与地面碰撞一次后，也恰好越过竖直挡板并落在点，如图所示。设球2与地面碰撞遵循的规律类似反射定律，且反弹速度大小与碰撞前相同，则竖直挡板的高度_____________________。
8．如图所示，将质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出（即v0∥CD），小球运动到B点，已知A点的高度h，则小球到达B点时的速度大小为______.
9．如图所示，以的速度水平抛出的小球，飞行一段时间垂直地撞在倾角的斜面上，取，，。物体撞击斜面时的速度大小为_____，物体飞行时间_____，物体飞行的水平距离是_____。
10．在一次“飞车过黄河”的表演中，汽车在空中飞经最高点后在对岸着地，已知汽车从最高点至着地点经历时间约0.8s，两点间的水平距离约为32m，忽略空气阻力，则最高点与着地点间的高度差约为________m；汽车在最高点时的速度约为_______m/s．（取）
11．一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为________。
12．用如图所示的装置来测量小球做平抛运动的初速度和圆盘匀速转动的角速度，现测得圆盘的半径为R，在其圆心正上方高h处沿方向水平抛出一小球，使小球落点恰好在B处，重力加速度为g，则小球在空中运动的时间______，小球的初速度______，圆盘转动的角速度______。
题组C 培优拔尖练
三、解答题
13．如图所示为山东卫视一档娱乐节目中一个闯关游戏装置的示意图，水平轨道上的小车用轻绳绕过定滑轮与配重连接，轨道上方的轻绳穿过固定挡板并保持水平，轨道下方有一长的软垫静止在水面上，A端在挡板正下方。质量的闯关者抓住轻绳的一端悬挂在小车上，其重心到悬点的距离。在配重作用下，闯关者随小车一起向右运动，运动过程中轻绳与竖直线的夹角恒为。当小车碰到挡板时闯关者立即松手，重心下降时恰好落在固定软垫的右端点。不计小车的大小、质量及摩擦阻力，重力加速度，，。求：
（1）闯关者松手前的加速度大小；
（2）闯关者松手时的速度大小；
（3）不计水面阻力，那么小车最远离挡板多大距离处出发，闯关者才不会从软垫上滑落。（其中，人与软垫之间的摩擦系数，软垫的质量也为，闯关者落到软垫时竖直方向速度瞬间减为零，水平速度保持不变）
14．如图所示，A点距水平面BC的高度h=1.25m，BC与圆弧轨道CDE相接于C点，D为圆弧轨道的最低点，圆弧轨道DE对应的圆心角θ=37°，圆弧的半径R=0.5m，圆弧和倾斜传送带EF相切于E点，EF的长度为l=5m，一质量为m=1kg的小物块从A点以v0=5m/s的速度水平抛出，从C点沿切线进入圆弧轨道，当经过E点时，物体受到圆弧的摩擦力f=40N，随后物块滑上传送带EF，已知物块与圆弧上E点附近以及传送带EF间的动摩擦因数μ均为0.5，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
（1）物块做平抛运动时水平方向的位移BC的长度；
（2）物块到达E处时速度的大小；
（3）若物块能被送到F端，传送带顺时针运转的速度应满足的条件及物块从E端到F端所用时间的范围。
15．如图所示，传送带倾斜放置，与水平面的夹角，传送带的长度L=7.25m，传送皮带轮以v=15m/s的恒定速率逆时针转动。一质量m=1kg的物体（可看成质点）以大小的初速度从A点水平抛出，恰好从传送带的最高点B沿着传送带传动方向滑上传送带。已知物体与皮带之间的动摩擦因数，sin37°=0.6，cs37°=0.8，g取。求：
（1）物体抛出点A距传送带最高点B的竖直高度h；
（2）物体在传送带上运动的时间（已知）（结果保留2位有效数字）。
16．如图所示为某物理兴趣小组所设计的游戏装置示意图。质量的小钢珠（视为质点）用长度的轻绳拴着在竖直面内绕O做圆周运动。钢珠在A处轻绳恰好断开，以的速度水平抛出，不计空气阻力，钢珠飞出后恰好从B处无碰撞切入一倾角为的斜面上，从C处小圆弧以2m/s的速度水平抛出，已知抛出点距地面高为，钢珠在抛出后将与地面发生弹性碰撞，碰撞前后速度水平分量不变，速度的竖直分量大小不变，方向相反，若钢珠在第一次碰撞前恰好掠过高为的挡板D，之后经过一次碰撞又恰好掠过高为的挡板E，最后打中位于F处的电灯开关（开关大小不计，可视为点）。求：
（1）轻绳能够承受的最大拉力；
（2）A、B的竖直距离：
（3）开关F以及挡板D、E距抛出点C可能的水平距离、、。
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