第4章 实验六 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【衡中学案】2024年新高考物理一轮总复习(人教版)

高考一轮总复习·物理·人教版 偏胖的人和一个偏瘦的人用同样一个呼啦圈锻炼ꎬ 使重力锤以相同的角速度 ω 转动ꎬ设重力锤转动时 细杆与竖直方向的夹角分别为 α 和 βꎬ则下列说法 正确的是 (　 　 ) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　Ａ. α ＝ β Ｂ. α > β Ｃ. α < β Ｄ. 条件不足ꎬ无法判断 ５. (２０２２􀅰辽宁卷)２０２２ 年北京冬奥会短道速滑混合 团体 ２ ０００ 米接力决赛中ꎬ我国短道速滑队夺得中 国队在本届冬奥会的首金ꎮ (１)如果把运动员起跑后进入弯道前的过程看作初 速度为零的匀加速直线运动ꎬ若运动员加速到速度 ｖ ＝ ９ ｍ / ｓ时ꎬ滑过的距离 ｘ ＝ １５ ｍꎬ求加速度的大小ꎻ (２)如果把运动员在弯道滑行的过程看作轨道为半 圆的匀速圆周运动ꎬ如图所示ꎬ若甲、乙两名运动员 同时进入弯道ꎬ滑行半径分别为 Ｒ甲 ＝ ８ ｍ、Ｒ乙 ＝ ９ ｍꎬ滑行速率分别为 ｖ甲 ＝ １０ ｍ / ｓ、ｖ乙 ＝ １１ ｍ / ｓꎬ求 甲、乙过弯道时的向心加速度大小之比ꎬ并通过计算 判断哪位运动员先出弯道ꎮ 温馨提示:复习至此ꎬ请完成练案 １２ ▼ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 实验六　 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 实验知识􀅰自主回顾 ＳＨＩ ＹＡＮ ＺＨＩ ＳＨＩ ＺＩ ＺＨＵ ＨＵＩ ＧＵ 一、实验目的 １ . 学会使用向心力演示器ꎮ ２ . 探究向心力大小与半径、角速度、质量的 关系ꎮ 二、实验原理 １ . 使两物体的质量、转动的半径相同ꎬ探究向 心力的大小跟转动的角速度的定量关系ꎮ ２ . 使两物体的质量、转动的角速度相同ꎬ探究 向心力的大小跟转动的半径的定量关系ꎮ ３ . 使两物体的转动半径、转动的角速度相同ꎬ 探究向心力的大小跟物体质量的定量关系ꎮ 三、实验器材 向心力演示器 四、实验步骤 １ . 向心力大小与哪些因素有关的定性分析ꎮ (１)在小物体的质量和角速度不变的条件下ꎬ 改变小物体做圆周运动的半径进行实验ꎮ (２)在小物体的质量和做圆周运动的半径不 变的条件下ꎬ改变小物体的角速度进行实验ꎮ (３)换用不同质量的小物体ꎬ在角速度和半径 不变的条件下ꎬ重复上述操作ꎮ ２ . 向心力与质量、角速度、半径关系的定量 分析ꎮ 匀速转动手柄ꎬ可以使塔轮、长槽和短槽匀速 转动ꎬ槽内的小球也就随之做匀速圆周运动ꎮ 这 时ꎬ小球向外挤压挡板ꎬ挡板对小球的反作用力提 供了小球做匀速圆周运动的向心力ꎮ 同时ꎬ小球 压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力套筒里的 弹簧ꎬ弹簧的压缩量可以从标尺上读出ꎬ该读数显 示了向心力大小ꎮ (１)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽 上ꎬ使它们的转动半径相同ꎮ 调整塔轮上的皮带ꎬ 使两个小球的角速度不一样ꎮ 注意向心力的大小 与角速度的关系ꎮ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 HZXA　 ０９１ 衡中学案·2024 年度创新设计·新教材 (２)保持两个小球质量不变ꎬ增大长槽上小球 的转动半径ꎮ 调整塔轮上的皮带ꎬ使两个小球的 角速度相同ꎮ 注意向心力的大小与半径的关系ꎮ (３)换成质量不同的球ꎬ分别使两球的转动半 径相同ꎮ 调整塔轮上的皮带ꎬ使两个小球的角速 度也相同ꎮ 注意向心力的大小与质量的关系ꎮ (４)重复几次以上实验ꎮ 五、数据处理 １ . 把两个质量相同的小球放在长槽和短槽 上ꎬ使它们的转动半径相同ꎬ调整塔轮上的皮带ꎬ 使两个小球转动的角速度之比分别为 １︰１、１︰２ 和 １︰３ꎬ分别读出两球所需的向心力大小ꎬ将结果 填入表一ꎮ 表一:ｍ１ ＝ ｍ２ ꎬｒ１ ＝ ｒ２ ꎮ 实验 次数 ω１ ω２ Ｆ１ /格 Ｆ２ /格 Ｆ１ Ｆ２ １ ２ ３ 　 　 ２ . 把两个质量相同的小球放在长槽和短槽 上ꎬ使半径之比为 ２︰１ꎻ调整塔轮上的皮带ꎬ使两 个小球的角速度相同ꎬ分别读出两球所需的向心 力大小ꎬ将结果填入表二ꎮ 表二:ｍ１ ＝ ｍ２ ꎬω１ ＝ ω２ ꎮ ｒ１ ｒ２ Ｆ１ /格 Ｆ２ /格 Ｆ１ Ｆ２ 　 　 ３ . 把两个质量不同的小球放在长槽和短槽 上ꎬ使两球的转动半径相同ꎬ调整塔轮上的皮带ꎬ 使两个小球的角速度相同ꎬ分别读出两球所需的 向心力大小ꎬ将结果填入表三ꎮ 表三:ｒ１ ＝ ｒ２