2020-2021学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册课件：3.2.2 探究影响向心力大小的因素

第2课时　探究影响向心力大小的因素 【实验目的】 探究向心力与物体的_____、转动的_______、转动的 _____之间的定量关系。 质量 角速度 半径 【实验器材】 _____________、多个体积相同的小球(质量相同和不同 的)。 向心力演示仪 如图中,1_________,2和3_________,4_______,5_____ ___,6_________,7_____,8_____。 转动手柄 变速塔轮 长滑槽 短滑 槽 横臂挡板 套管 标尺 实验原理与设计 1.实验的基本思想——控制变量法: (1)变量的控制要求:在物理实验中,要注意控制实验过程中的不同变量。 (2)设计思路: ①若讨论向心力与质量的关系,应控制角速度和半径不变。 ②若讨论向心力与半径的关系,应控制角速度和质量不变。 ③若讨论向心力与角速度的关系,应控制半径和质量不变。 2.实验设计: (1)保证两个小球的转动_____和_______不变,把两个 _____不同的小球分别放在长槽和短槽上,观察向心力的 大小与_____的关系。 (2)保证两个小球的_____相同和转动的_______相同,调 整槽上小球的转动_____,使两个小球的转动半径不同, 观察向心力的大小与转动_____的关系。 半径 角速度 质量 质量 质量 角速度 半径 半径 (3)保证两个小球的_____相同,调整它们在槽中的位置 使它们转动的_____相同,调整塔轮上的皮带,使两个小 球的_______不同,观察向心力的大小与角速度的关系。 质量 半径 角速度 【实验结论】 (1)当r、ω一定时,m越大,F_____。 (2)当m、ω一定时,r越大,F_____。 (3)当m、r一定时,ω越大,F_____。 越大 越大 越大 【实验过程】 一、实验步骤 1.把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使它们的转动半径相同。调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度不一样。注意向心力的大小与角速度的关系。 2.保持两个小球质量不变,增大长槽上小球的转动半径。调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同。注意向心力的大小与半径的关系。 3.换成质量不同的小球,分别使两球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。 二、数据收集与分析 (1)安装并调试向心力演示仪:在滑槽静止时,旋动两测力部分标尺的调零螺母,使两套管的上沿都与标尺顶端对齐。 (2)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使它们的转动半径相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球转动的角速度之比分别为1∶1、1∶2和1∶3,分别读出两球所需的向心力大小,将结果填入表一。 表一:m1=m2,r1=r2。 实验次数 F1/格 F2/格 1 实验次数 F1/格 F2/格 2 3 (3)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使半径之比为2∶1;调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球所需的向心力大小,将结果填入表二。 表二:m1=m2,ω1=ω2。 F1/格 F2/格 (4)把两个质量不同的小球放在长槽和短槽上,使两球的转动半径相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球所需的向心力大小,将结果填入表三。 表三:r1=r2,ω1=ω2。 F1/格 F2/格 三、注意事项 1.实验前应将横臂紧固,螺钉旋紧,以防球和其他部件飞出造成事故。 2.实验时,不宜使标尺露出格数太多,以免由于球沿滑槽外移引起过大的误差。 3.摇动手柄时,应力求加速缓慢,速度均匀。 4.皮带跟塔轮之间要拉紧。 四、分析与论证(科学探究) 1.分析表一中 和 两列的值,发现F跟ω的_______ 成正比。 2.分析表二中 和 两列的值,发现F跟r成_____。 3.分析表三中 和 两列的值,发现F跟m成_____。 二次方 正比 正比 五、实验结论(物理观念) 物体做圆周运动需要的向心力跟物体的质量成_____,跟 半径成_____,跟角速度的_____________。 正比 正比 二次方成正比 六、实验探究 1.探究向心力的实验中用到什么物理方法? (科学思维) 提示:控制变量法。要研究一个量与另外一个量的关系,需要控制其他量不变。本实验中使两物体的质量、转动的半径相同,探究向心力的大小跟转动的角速度的定量关系;使两物体的质量、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟转动的半径的定量关系;使两物体的转动半径、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟物体质量的定量关系。 2.向心力演示仪的巧妙之处是什么? (科学探究) 提示:两个塔轮用皮带相连,皮带相连的两个塔轮线速度相同,通过塔轮的半径之比获得