6.2向心力-2023-2024学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第二册）

6.2向心力原卷版 目录 一、 【探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系知识点梳理】 1 二、 【向心力定义和来源知识点梳理】 6 1、 【探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系知识点梳理】 1. 向心力演示器 2. 探究方法 控制变量 探究内容 ω、r相同，改变m 探究向心力Fn与质量m的关系 m、r相同，改变ω 探究向心力Fn与角速度ω的关系 m、ω相同，改变r 探究向心力Fn与半径r的关系 (1)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动半径和转动角速度相同时，探究向心力与小球质量的关系. (2)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动角速度和质量相同时，探究向心力与转动半径的关系. (3)皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上，小球质量和转动半径相同时，探究向心力与角速度的关系 3. 向心力表达式 精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：Fn=mω2r或Fn=m。 将v=ωr、ω=代入Fn=mω2r，可得向心力的不同表达式：Fn=mr=mωv。 4. 向心力表达式是从匀速圆周运动得出的，但也适用于一般的圆周运动，只是在运用公式求解一般的圆周运动中某点的向心力时，必须用该点对应的瞬时速度和半径。 【探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系举一反三练习】 1．用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。 (1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是______。 A．微元法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．理想化模型法 (2)在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。匀速转动手柄，观察左右露出的刻度，左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为 2．为“探究向心力大小与角速度的关系”，某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上，可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过细绳连接滑块，可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，光电门可以记录遮光片通过的时间，测出滑块中心到竖直杆的距离为l。实验过程中细绳始终被拉直。 （1）滑块随杆转动做匀速圆周运动时，每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和遮光时间t，则滑块的角速度 （用t、l、d表示）。 （2）为探究向心力大小与角速度的关系，得到多组实验数据后，应作出F与 （填“”、“”、“”或“”）的关系图像。若作出图像是一条过原点的倾斜直线，表明此实验过程中向心力与 成正比（选填“角速度”、“角速度平方”或“角速度二次方根”）。 （3）若作出图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因是 。 3．用如图甲所示的向心力演示器探究向心力的表达式，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为。 （1）在这个实验中，利用了 来探究向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系。 A．理想实验法    B．等效替代法    C．控制变量法 （2）探究向心力大小与质量的关系时，选择两个质量 （选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板 （选填“A”或“B”）和挡板C处。 （3）如图乙所示，一类似于实验装置的皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为、、，已知，若在传动过程中，皮带不打滑。则A点与C点的角速度之比 ，B点与C点的向心加速度大小之比 。 4．如图所示，某物理兴趣小组验证“向心力与线速度大小关系”的实验装置 实验步骤如下： ①按照图示安装仪器，轻质细线上端固定在力的传感器上，下端悬挂一小钢球。小钢球静止时刚好位于光电门中央； ②将小钢球悬挂静止不动，此时力的传感器示数为F1，用米尺量出细线长L； ③将小钢球拉到适当高度处且细线拉直，静止释放小钢球，光电计时器记录小钢球遮光时间t，力的传感器示数最大值为F； ④改变小钢球的释放位置，重复上述过程： 已知小钢球的直径是d，当地的重力加速度大小为g，请用上述测得的物理量表示； （1）小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为 。 A．        B．        C．        D． （2）小钢球经过光电门时所受合力的表达式为 。 A．F－F1        B．F＋F1        C．F1        D．F （3）小钢球经过光电门时所需向心力的表达式为 。 A．        B．        C．        D． （4）处理实验数据时，在误