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轮教学课件PPT（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 梳理必备知识 回归教材 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。 序号 1 2 3 4 5 6 F向 ω ω2 序号 1 2 3 4 5 6 F向 r 3.r、ω一定。 序号 1 2 3 4 5 6 F向 m 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。 提升关键能力 突破考点 (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,主要用到了物理学中的　　　　。  A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.演绎法 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。 解析:(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法,故选C。 答案:(1)C (2)若两个钢球质量和运动半径相等,则是在研究向心力的大小F与　　　　的关系。  A.钢球质量m B.运动半径r C.角速度ω [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。 答案:(2)C 解析:(2)若两个钢球质量和运动半径相等,则是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系,故选C。 (3)若两个钢球质量和运动半径相等,标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1∶9,则与皮带连接的变速塔轮1和变速塔轮2的半径之比为　　　　。  A.1∶3 B.3∶1 C.1∶9 D.9∶1 [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。 解析:(3)根据F=mω2r可知,若两个钢球质量m和运动半径r相等,标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1∶9,可知两轮的角速度之比为1∶3,根据v=ωR可知,因为变速塔轮1和变速塔轮2是皮带传动,边缘线速度相等,则与皮带连接的变速塔轮1和变速塔轮2的半径之比为3∶1,故选B。 答案: