实验针对训练6 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word（江苏专用）

实验针对训练(六)　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1．(实验原理与操作)如图甲所示是“探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左、右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。 (1)在探究向心力的大小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．控制变量法 C．等效替代法 D．演绎法 (2)皮带与不同半径的塔轮相连主要是为了使两小球的______不同。 A．转动半径r B．质量m C．角速度ω D．线速度v (3)为了能探究向心力大小的各种影响因素，左右两侧塔轮__________ (选填“需要”或“不需要”)设置半径相同的轮盘。 (4)你认为以上实验中产生误差的原因有__________________________ (写出一条即可)。 (5)利用传感器升级实验装置，用力传感器测压力，用光电计时器测周期进行定量探究。某同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期的数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图乙所示的图像，该图线是一条过原点的直线，请你分析图像的横坐标x表示的物理量是_________。 A．T B． C．T2 D． 2．(实验器材创新)如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体所受向心力大小与质量、轨道半径及线速度关系的实验装置。圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系。 (1)该同学采用的实验方法为______。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法 D．微小量放大法 (2)改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如表格所示： v/(m·s-1) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 v2/(m2·s-2) 1.0 2.25 4.0 6.25 9.0 F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90 ①请在图乙中作出F-v2图线。 ②若圆柱体运动半径r＝0.3 m，由作出的F-v2的图线可得圆柱体的质量m＝______ kg(结果保留2位有效数字)。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验针对训练(六) 1．解析：(1)在探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，实验时需控制其中一个物理量改变，其他两个物理量不变，采用了控制变量法。故选B。 (2)皮带与不同半径的塔轮相连，可知塔轮的线速度相同，根据v＝ωr可知两小球的角速度ω不同。故选C。 (3)为了能探究向心力大小的各种影响因素，需探究角速度一定时，向心力与质量或半径的关系，故左右两侧塔轮需要设置半径相同的轮盘。 (4)以上实验中产生误差的原因有：小球沿滑槽外移使转动半径变化引起的误差；弹簧测力套筒读数引起的误差；皮带打滑引起的误差。 (5)根据F＝mω2r＝mr＝，可知题图乙的纵坐标F表示的物理量是向心力，题图乙的横坐标x表示的物理量是。故选D。 答案：(1)B　(2)C　(3)需要　(4)小球沿滑槽外移使转动半径变化引起的误差；弹簧测力套筒读数引起的误差；皮带打滑引起的误差　(5)D 2．解析：(1)实验中探究向心力和线速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法为控制变量法，故选B。 (2)①在题图乙中作出F-v2图线如图所示。 ②根据F＝m＝v2，则＝k＝ N·m-2·s2≈0.88 N·m-2·s2，因为r＝0.3 m，则m≈0.26 kg。 答案：(1)B　(2)见解析图　0.26(或0.27) 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$