第21讲 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系（讲义）-2024年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

第21讲 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 目录 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 复习目标 网络构建 考点一 教材原型实验 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析 【提升·必考题型归纳】 考向1 实验原理与操作 考向2 数据处理与误差分析 考点二 创新实验方案 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点 实验方案的改进 【提升·必考题型归纳】 考向1 实验原理的改进 考向2 实验器材的创新 考向3 实验思路的创新 真题感悟 1、 掌握并会利用实验的原理，探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，并会做出必要的误差分析。 2、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。 考点要求 考题统计 考情分析 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 2023年1月浙江卷第17题 各地高考对探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系这个实验的考查频度不是太高，考查的难度不大。 考点一 教材原型实验 知识点　实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析 1.实验目的： 探究向心力与物体的质量、转动的角速度、转动的半径之间的定量关系。 2.实验思路：采用 法探究 (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。 3.实验器材： 向心力演示仪,见下图。 当转动手柄1时,变速塔轮2和3就随之转动,放在长滑槽4和短滑槽5中的球A和B都随之做圆周运动。球由于惯性而滚到横臂的两个短臂挡板6处,短臂挡板就推压球,给球提供了做圆周运动所需的向心力。由于杠杆作用,短臂向外时,长臂就压缩塔轮转轴上的测力部分的弹簧,使测力部分套管7上方露出标尺8的格数,便显示出了两球所需向心力之比。 4.进行实验： (1)安装并调试向心力演示仪:在滑槽静止时,旋动两测力部分标尺的调零螺母,使两套管的上沿都与标尺顶端对齐。 (2)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,将结果填入设计的表格。 (3)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,将结果填入设计的表格。 (4)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,将结果填入设计的表格。 分析与论证: (1)分析表格,发现F跟ω的二次方成 。 (2)分析表格,发现F跟r成 。 (3)分析表格,发现F跟m成 。 5.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,跟角速度的二次方成正比。 6．注意事项 (1)定性感知实验中，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计的格数。达到预定格数时，即保持转速均匀恒定。 考向1 实验原理与操作 1．如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系．长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为．变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和，如图乙所示。 （1）本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是__________。 A．用油膜法估测油酸分子的大小 B．用单摆测量重力加速度的大小 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（选填“一”“二”或“三”）； （3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为______． A．    B．    C．    D． 考向2 数据处理与误差分析 2．为