5.4向心力 向心加速度（2）探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系-课时作业8-2021-2022学年高一下学期物理沪科版（2020）必修第二册

10B 物理 第五章 曲线运动 作业8 第四节 向心力 向心加速度（2） 探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系 班级________姓名________学号________日期________ 1. ★★图（1）是“DIS向心力实验器”，当质量为m的砝码随旋转臂一起在水平面内做半径为r的圆周运动时，受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋转臂另一端的挡光杆（挡光杆的挡光宽度为Δs，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，并直接在坐标系中描出相应的点。得到多组F、ω的数据后，连成平滑的曲线，如图（2）。F/N （2） 0 ω/rad·s -1 （1） 牵引杆 挡光杆 旋转臂 砝码 （1）为了得到线性分布的数据点，应将横坐标ω改为__________；ω/rad·s-1 F/N （3） 0 0.1 0.2 －0.1 （2）实验中，旋转过程中某次挡光杆经过光电门时的遮光时间为Δt，则角速度ω＝_________； （3）若将旋转臂转到竖直平面内，使其带着砝码在竖直平面内做圆周运动，每次挡光杆转到最高点就经过光电门一次，力传感器记录旋转臂受到的砝码对它的作用力，同时光电门记录挡光时间，获得一组F和ω的数据，多次测量后绘制出F-ω图像如图（3）。已知重力加速度g为9.8m/s2，砝码做圆周运动的半径为20cm。从图中可得，砝码的质量为_______kg，图线与横坐标的交点ω＝______rad/s。 2. ★★一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系。 （1）首先，他们让一砝码做半径r为0.08m的圆周运动，数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度ω，如下表。请你根据表中的数据在图甲上绘出F－ω的关系图像。 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 F/N 2.42 1.90 1.43 0.97 0.76 0.50 0.23 0.06 ω/rad·s-1 28.8 25.7 22.0 18.0 15.9 13.0 8.5 4.3 ω/rad·s -1 0 r=0.04m r=0.12m r=0.08m 乙 F/N F/N ω/rad·s-1 3.0 2.0 1.0 0 10 20 30 甲 （2）通过