2.2.1 向心力的概念 实验 探究影响向心力大小的因素-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习全书word（粤教版2019）

学科网书城品牌书店·知名教辅·正版资源 0.1ⅨkCOm=_______忽身边的互联网+教辅看家 第二节向心力与向心加速度 第1课时向心力的概念实验：探究影响向心力大小的因素 基础探究= 向心力的概念 1.定义：物体做匀速圆周运动时所受合外力的方向始终指向轨迹的圆 心，这个指向圆心的合外力称为向心力。 2.方向：始终指向圆心，总是与线速度方向垂直。 3.效果：只改变物体线速度的方向，不改变线速度的大小 实验探究= 一、实验目的 1.定性分析向心力大小的影响因素。 2.学会使用向心力演示器。 3.探究向心力与质量、角速度、半径的定量关系。 二、实验原理 1.保持两个小球的质量m和角速度ω相同，将两球分别放置于长槽和 短槽中进行实验，探究向心力F与运动半径r之间的关系． 2.保持两个小球的质量m和运动半径r相同，用皮带连接半径不同的 变速塔轮进行实验，探究向心力F与角速度ω之间的关系。 3.保持运动半径r和角速度ω相同，用质量m不同的钢球和铝球进行 实验，探究向心力F与质量m的关系． 三、实验器材 ______独家授权侵权必究__ 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 1.手柄 2、3.塔轮 4.长槽 5.短槽 6.横臂 7.弹簧测力简 向心力演示器 8.标尺 四、实验步骤 1.向心力大小与哪些因素有关的定性分析 (1)在小球的质量和角速度不变的条件下，改变小球做圆周运动的半 径进行实验， (2)在小球的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变小球的角 速度进行实验. (3)换用不同质量的小球，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同.探究向心力的大小 与角速度的关系。 ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (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.探究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.探究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,r1Fr2: 器 F/格 F2/格 是 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1：1、2： 1和3：1；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：m12,01F02 是 F/格 F2/格 是 ·独家授权侵权必究· 草学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 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 表三：r1FT2,01F02. ma F/格 F2/格 是 4.分析与论证 (1)分析表一中器和是 两列的值，发现F跟ω的二次方成正比 (2)分析表二中是和是两列的值，发现F跟r成正比. (3)分析表三中器和是两列的值，发现F跟m成正比. 5.实验结论：物体做匀速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、误差分析 产生 类别 减小方法 原因 测 实际操作过程中尽量保证小球 偶然误差 量、操 做匀速圆周运动 ·独家授权侵权必究· 亨学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 作不 够准 确 实验 小球所受的向心力应该由弹簧 原理 系统误差 的弹力、重力、槽的支持力的 不完 合力来提供 善 七、注意事项 1.定性分析实验中，小球受到的重力与拉力相比可忽略。 2.使用向心力演示器时的注意事项 (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，注意观察其中一个标尺的格数，达到 预定格数时，即保持转速均匀恒定 迁移研析 类型一向心力的概念