第4章 实验六 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【勤径学升】2024高考物理一轮总复习

第四章曲线运动与万有引力定律园 实验六 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 一对应答案P 实验技能储备 原理装置图 操作要领 方法一控制变量法 (1)控制小球质量和运动半径不变，探究向心力大小 与角速度的关系 (2)控制小球质量和角速度不变，探究向心力大小与 1转动平秋23变注搭轮4长枝5，勉信6材程 运动半径的关系 7,测力东编8标尺 (3)控制小球运动半径和角速度不变，探究向心力大 问心力演示器 小与质量的关系 注意事项 1.定性感知实验中，轻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套筒上标尺的格数。达到预定格数时，保持转速 均匀恒定 考点 教材原型实验 (1)该实验用到的方法是 典例剖析 A.理想实验法 B.等效替代法 [例1]某实验小组利用如图所示的装置进行“探 C.微元法 D.控制变量法 究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实 (2)在某次实验中，某同学把两个质量相等的小 验。转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽随之匀速 球分别放在A、C位置，将皮带连接在左、右塔轮 转动。塔轮自上而下有三层，每层左，右半径比 半径之比为2：1的塔轮上，实验中匀速转动手 分别是1：1,2：1和3：1。左，右塔轮通过皮带 柄时，得到左，右标尺露出的等分格数之比为 连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔 1：4. 轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在 (3)若将皮带连接在左，右塔轮半径之比为3：1 短槽C处和长槽的A(或B)处，A、C到左，右塔 的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为 轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周 ,当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺 运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的 露出9个等分格，则实验说明 格数判断。 针对训练 塔到 1,一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系 统探究物体做圆周运动时向心力与角速度、半径 的关系。 79 回高考一轮总复习·物理 (1)首先，他们让一砝码做半径r为0.08m的圆 (3)在证实了Foc,之后，他们将砝码做圆周运 周运动，数字实验系统通过测量和计算得到若干 动的半径r再分别调整为0.04m,0.12m,又得 组向心力F和对应的角速度，如下表。请你根 到了两条F一仙图像，他们将三次实验得到的图 据表中的数据在图中绘出F-仙的关系图像。 像放在一个坐标系中，如图所示。通过对三条图 实验序号12345678 像的比较、分析、讨论，他们得出Fcr的结论，你 F/N 2.421.901.430.970.760.500.230.06 认为他们的依据是 28.825.722.018.015.913.08.54.3 rad·1) ↑YN r=0.12m 3.0 r0.08m 2.0 =-0.4m 1.0 o/(小·-) 10 20 30arad·-） (4)通过上述实验，他们得出结论：做圆周运动的 (2)通过对图像的观察，兴趣小组的同学猜测F 与w成正比。他们认为，可以通过进一步转换， 物体受到的向心力F与角速度、半径r的数学 作出 的关系图像来确定他们的猜测是 关系式是F=kwr,其中比例系数是的大小为 否正确。 ,单位是 考点2 创新拓展实验 (1)该同学采用的实险方法主要是 角度创新 (填正确答案标号) 角度1 实验器材的创新 A.理想模型法B.控制变量法C.等效替代法 [例2]一同学通过图甲所示的装置探究物体做 (2)用螺旋测微器测量遮光片的宽度d,示数如 圆周运动的向心力与质量、轨道半径及线速度的 图乙所示，则d= mm。 关系。滑块套在光滑水平杆上，随杆一起绕竖直 (3)该同学通过改变转速测量多组数据，记录力 杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑 传感器示数F,算出对应的线速度v及的数 块，用来测量向心力的大小F。滑块上周定一遮 值，以为横轴，F为纵轴，作出F-图线，如 光片，与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的 图丙所示，若滑块运动半径r一0.2m,由图线可 线速度。该同学先保持滑块质量和半径不变， 得滑块的质量m= kg(保留2位有效数 来探究向心力大小与线速度大小的关系。 字)。 角度2实验原理的创新 光电 [例3]某同学做验证向心 力传感器 力与线速度关系的实验。 开小传感器 20 装置如图所示，一轻质细线 上端固定在力传感器上，下 甲 端悬挂一小钢球。钢球静 光电 F 6.0 止时刚好位于光电门中央。 时器 主要实验步骤如下： 4.0 ①用游标卡尺测出钢球直 2.0 径d: 2.0 4.06.0 802/(m2.3 ②将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为 丙 F,用米尺量出线长L: ®80 第四章曲线