第4章　实验6　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【南方凤凰台】2024高考物理（基础版）一轮复习导学案 江苏（新教材新高考）配套精练

第四章 抛体运动与圆周运动 实验六　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 高考总复习 一轮复习导学案 · 数学（提高版） 高考一轮复习 南方凤凰台 配套精练 物理(基础版) 1 1. 为验证匀速圆周运动的向心力与线速度之间的定量关系，某同学设计了如下图所示的实验装置．其中AB是固定在竖直转轴OO′上的水平台，A端固定的压力传感器可测出小钢球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间． 实验步骤如下： ① 测出挡光片与转轴间的距离L. ② 将小钢球紧靠传感器放置在平台上，测出球心与转轴的距离r. ③ 使平台AB绕转轴OO′匀速转动． ④ 记录压力传感器的示数F和对应的挡光时间Δt. ⑤ 保持小钢球质量m和距离r不变，多次改变转动角速度，记录压力传感器示数F和对应的挡光时间Δt. 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 (1) 小钢球转动的线速度v＝________.(用L、r、d、Δt表示) (2) 用图像法处理实验数据时，若纵轴表示F，则横轴应表示________为宜，则在误差允许范围内，图像应为一条____________________________，其斜率的物理 意义为________．(均用m、r、v表示) v2 过原点的倾斜直线 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 2. 为了探究“物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关”，某同学进行了如下实验： 如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋L处打一个绳结A,2L处打另一个绳结B.请一位同学帮助用秒表计时．如图乙所示，做了四次体验性操作． 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 操作1：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周．体验此时绳子拉力的大小． 操作2：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周．体验此时绳子拉力的大小． 操作3：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周．体验此时绳子拉力的大小． 操作4：手握绳结A，增大沙袋的质量到原来的2倍，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周，体验此时绳子拉力的大小． (1) 操作2与操作1中，体验到绳子拉力较大的是____________． (2) 操作3与操作1中，体验到绳子拉力较大的是____________． (3) 操作4与操作1中，体验到绳子拉力较大的是____________． 操作2 操作3 操作4 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 (4) 总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，向心力大小与__________有关． A. 半径 B. 质量 C. 周期 D. 线速度的方向 (5) 实验中，人体验到的绳子的拉力________(填“是”或“不是”)沙袋做圆周运动的向心力． ABC 不是 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 【解析】(1) 根据F＝mω2r知，操作2与操作1相比，操作2的半径大，沙袋质量和角速度相等，可知拉力较大的是操作2. (2) 根据F＝mω2r知，操作3与操作1相比，操作3沙袋的角速度较大，半径不变，沙袋的质量不变，可知操作3的拉力较大． (3) 操作4和操作1比较，半径和角速度不变，沙袋质量变大，根据F＝mω2r知，操作4的拉力较大． (4) 由以上四次操作，可知向心力的大小与质量、半径、角速度有关．故选A、B、C. (5) 沙袋做圆周运动的向心力是绳子对沙袋的拉力，作用在沙袋上．而人体验到的绳子的拉力作用在人上，不是同一个力． 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 3. 某同学做验证向心力与线速度关系的实验．装置如图所示，一轻质细线上端固定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球．钢球静止时刚好位于光电门中央．主要实验步骤如下： ① 用游标卡尺测出钢球直径d. ② 将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为F1，用米尺量出线长L. ③ 将钢球拉到适当的高度处释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为F2. 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 F2－F1 摆线的长度测量有误差 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 4. 某同学用图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系．用一根细线系住钢球，另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上，钢球静止于A点，将光电门固定在A的正下方．钢球底部竖直地粘住一片宽度为x的遮光条． 点击对应数字即可跳转到对应题目 4 1 2 3 (1) 用天平测出小球质量，用刻度尺测出摆线长度，用游标卡尺测出钢球直径，示