(学案)第四章实验6 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-2023年新高考物理【衡中学案】一轮总复习(人教版)

高考一轮总复习·物理·人教版 实验六　 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 实验知识·自主回顾 SHI YAN ZHI SHI ZI ZHU HUI GU 一、实验目的 1 . 学会使用向心力演示器。 2 . 探究向心力大小与半径、角速度、质量的 关系。 二、实验原理 1 . 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。 2 . 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。 3 . 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。 三、实验器材 向心力演示器 四、实验步骤 1 . 向心力大小与哪些因素有关的定性分析。 (1)在小物体的质量和角速度不变的条件下, 改变小物体做圆周运动的半径进行实验。 (2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不 变的条件下,改变小物体的角速度进行实验。 (3)换用不同质量的小物体,在角速度和半径 不变的条件下,重复上述操作。 2 . 向心力与质量、角速度、半径关系的定量 分析。 匀速转动手柄,可以使塔轮、长槽和短槽匀速 转动,槽内的小球也就随之做匀速圆周运动。 这 时,小球向外挤压挡板,挡板对小球的反作用力提 供了小球做匀速圆周运动的向心力。 同时,小球 压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力套筒里的 弹簧,弹簧的压缩量可以从标尺上读出,该读数显 示了向心力大小。 (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。 (4)重复几次以上实验。 五、数据处理 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 ω1 ω2 F1 /格 F2 /格 F1 F2 1 2 3 　 　 2 . 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 。 r1 r2 F1 /格 F2 /格 F1 F2 　 　 3 . 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。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 HZXA　 089 衡中学案·2023 年度创新设计·新教材 　 　 表二:r1 = r2 ,ω1 = ω2 。 m1 m2 F1 /格 F2 /格 F1 F2 　 　 分析与论证: (1)分析表一中 ω1 ω2 和 F1 F2 两列的值,发现 F 跟 ω 的二次方成正比。 (2)分析表二中 r1 r2 和 F1 F2 两列的值,发现 F 跟 r 成正比。 　 　 (3) 分析表三中 m1 m2 和 F1 F2 两列的值,发现 F 跟 m 成正比。 实验结论: 物体做圆周运动需要的向心力跟物体的质量 成正比,跟半径成正比,跟角速度的平方成正比。 六、注意事项 1 . 定性分析实验中,轻小物体受到的重力与 拉力相比可忽略。 2 . 使用向心力演示仪时应注意 (1)将横臂紧固螺钉旋紧,以防小球和其他部 件飞出而造成事故。 (2)摇动手柄时应力求缓慢加速,注意观察其 中一个测力计的格数,达到预定格数时,即保持转 速均匀恒定。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 核心考点·重点突破 HE XIN