第四章 实验六 探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮课件PPT

实验六　探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 突破 实验热点 02 夯实 基础实验 01 课后 素养提能 03 第四章 抛体运动 圆周运动 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 夯实 基础实验 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 突破 实验热点 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 课时作业 点击进入WORD链接 下一页 上一页 返回导航 高考总复习 物理 第四章 抛体运动 圆周运动 数据处理 1．m，r一定时，作出F向－ω2的图像 2．m，ω一定时，作出F向－r的图像 3．r，ω一定时，作出F向－m的图像 实验结论 1．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比． 2．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比． 3．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比． 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．使用向心力演示仪时应注意： (1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成的事故． (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． 热点一　教材原型实验 [典例1]　(1)如图甲所示为“感受向心力”的实验，通过该实验可以对影响向心力大小的因素做出猜测．用一根无弹性细绳，一端拴着一个小沙袋，在水平面内抡动细绳，使小沙袋在水平面内做匀速圆周运动．此时沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力．通过换用不同质量的沙袋，改变沙袋旋转的角速度和旋转半径，感受向心力的变化．下列说法正确的是　_______________　(填选项前的字母) A．只减小沙袋旋转的角速度，拉力增大 B．只增大沙袋的旋转半径，拉力减小 C．只更换一个质量较大的沙袋，拉力增大 D．突然放开绳子，沙袋沿半径方向飞出 (2)某同学想进一步探究“向心力大小与半径、角速度、质量的关系”，他使用的实验仪器是图乙中的向心力演示器．匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动．使小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，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7下降，从而露出标尺8.根据标尺8上露出的红白相间等分格子，可以粗略计算出两个小球所受向心力的比值． ①用该装置探究“向心力大小与半径、角速度、质量的关系”时，主要采用的实验方法是　__________　法(填选项前的字母) A．等效替代　 B．控制变量 ②用该装置研究圆周运动的向心力大小与角速度的关系时，应该　______　(填选项前的字母) A．把质量不同的小球分别放在两边半径相同的槽内 B．把质量不同的小球分别放在两边半径不同的槽内 C．把质量相同的小球分别放在两边半径相同的槽内 D．把质量相同的小球分别放在两边半径不同的槽内 ③将皮带分别套在塔轮2和3上，半径分别为rA和rB的圆盘上，其俯视图如图丙所示，将小球甲放在半径为rA的长槽内，将小球乙放在半径为rB的短槽内，转动手柄，使甲、乙两小球做圆周运动．则甲、乙两小球做圆周运动的角速度之比为ω甲∶ω乙＝　______　. [解析]　(1)由于沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力，则有F＝mω2r，可知，若只减小沙袋旋转的角速度，则拉力减小，A错误；根据上述，可知，若只增大沙袋的旋转半径，则拉力增大，B错误；根据上述，可知，若只更换一个质量较大的沙袋，拉力增大，C正确；突然放开绳子，由于惯性，沙袋沿切线方向飞出，D错误． (2)①用该装置探究“向心力大小与半径、角速度、质量的关系”时，每次只能研究两个物理量的关系，此时需要确保其他物理量不变，即主要采用的实验方法是控制变量法．故选B. ②用该装置研究圆周运动的向心力大小与角速度的关系时，需要控制半径与小球的质量不变，即需要把质量相同的小球分别放在两边半径相同的槽内．故选C. ③塔轮2和3边缘的线速度大小相等，则有ω甲rA＝ω乙rB，则有ω甲∶ω乙＝rB∶rA [答案]　 (1)C　 (2)①　B　 ②　C　③rB∶rA [典例2]　某同学用如图所示的向心力演示器，探究小球做匀速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，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，槽内的小球就随槽做匀速圆周运动．横臂的挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的朾杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的大小关系．如图是探究过程中某次实验时装置的状态． (1)在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持　____________　相同； A．ω和r　 B．ω和m　　 C．m和r　　 D．m和F (2)当传送皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，两个塔轮边缘的　______________　大小相等(选填“线速度”或“角速度”)； (3)图中所示，两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶16，与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为　______________　. A．1∶16 B．16∶1 C．1∶4 D．4∶1 [解析]　(1)在研究向心力的大小F与质量m关系时，须保持角速度ω和转动半径r不变．故选A. (2)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，属于皮带传动，两个塔轮边缘处的线速度大小相同； (3)由题意，两钢球质量和运动半径相等，向心力之比是1∶16，根据F＝mω2r 可知两钢球角速度之比为1∶4；又因为两变速塔轮的线速度相等，根据v＝ωr 可知两个变速轮塔的半径之比是4∶1.故选D. [答案]　(1)A　(2)线速度　(3) D 热点二　拓展创新实验 [典例3]　(2024·海南卷)水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体，如图(a)所示，图(b)为俯视图，测得圆盘直径D＝42.02 cm，圆柱体质量m＝30.0 g，圆盘绕过盘心O的竖直轴匀速转动，转动时小圆柱体相对圆盘静止． 为了研究小圆柱体做匀速圆周运动时所需要的向心力情况，某同学设计了如下实验步骤： (1)用秒表测圆盘转动10周所用的时间t＝62.8 s，则圆盘转动的角速度ω＝　________　rad/s(π取3.14)． (2)用游标卡尺测量小圆柱体不同位置的直径，某次测量的示数如图(c)所示，该读数d＝　________　mm，多次测量后，得到平均值恰好与d相等． (3)写出小圆柱体所需向心力表达式F＝　________　(用D、m、ω、d表示)，其大小为　________　N(保留2位有效数字)． [解析]　(1)圆盘转动10周所用的时间t＝62.8 s，则圆盘转动的周期为T＝eq \f(62.8,10)s 根据角速度与周期的关系有ω＝eq \f(2π,T)＝1 rad/s (2)根据游标卡尺的读数规则有1.6 cm＋2×0.1 mm＝16.2 mm (3) 小圆柱体做圆周运动的半径为r＝eq \f(D－d,2) 则小圆柱体所需向心力表达式F＝eq \f(mω2·D－d,2) 代入数据有F ＝ 6.1 × 10－3N [答案]　(1)1　(2)16.2　(3)eq \f(mω2·D－d,2)　6.1 × 10－3 $$