第四章 实验6 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，人教版）

实验6　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

一、实验目的

1.定性分析向心力的大小与什么因素有关。

2.学会使用向心力演示仪。

3.探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系。

二、实验原理

本实验探究了向心力与多个物理量之间的关系,因而实验方法采用了控制变量法,如图所示,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,此时小球向外挤压挡板,挡板对小球有一个向内(指向圆周运动圆心)的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力,而该弹力大小可以通过标尺上的刻度读出,该读数显示了向心力大小。

三、实验器材

　向心力演示器、质量相等及不等的小球多个。

四、实验步骤

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。探究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。探究向心力的大小与半径的关系。

3.换成质量不同的球,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.m、r一定。

2.m、ω一定。

3.r、ω一定。

4.分别作出F向-ω2、F向-r、F向-m的图像,分析向心力与角速度、半径、质量之间的关系,并得出结论。

六、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,注意观察其中一个测力计的格数。达到预定格数时,即保持转速均匀恒定。

考点一　基础性实验

[例1] [实验原理与操作] 向心力演示器如图所示,用来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ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接,匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动,槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力,钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。