高考物理复习：实验探究向心力大小与半径角速度质量的关系共张PPTPPT课件
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径r,即保持角速度与半径相同。故选A。
(2)图中所示两球的质量相同,转动的半径相同,根据F=mω2r,则研究
的是向心力与角速度的关系。故选C。
12
命题点一
命题点二
本实验采用控制变量法,即要研究一个量与另外一个量的关系,需
要控制其他量不变。知道靠皮带传动,变速轮塔的线速度大小相等。
13
命题点一
命题点二
心力跟三个因素之间的关系。这里还隐含着一种重要的研究方法—
—对比实验法。
六、注意事项
1.实验前应将横臂紧固,螺钉旋紧,以防球和其他部件飞出造成事故。
2.实验时,不宜使标尺露出格数太多,以免由于球沿滑槽外移引起过
大的误差。
3.摇动手柄时,应力求加速缓慢速度均匀。
9
4.皮带跟塔轮之间要拉紧。
命题点一
命题点二
露出标尺,标尺上的黑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。
10
百度文库
命题点一
命题点二
(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)如果两个钢球质量和半径相等,则是在研究向心力的大小F与
的关系。
A.质量m
B.半径r
(3)使两物体的转动半径、转动的角速度相同,探究向心力的大小
跟物体质量的定量关系。
2
三、实验器材
向心力演示仪,见下图。
当转动手柄1时,变速轮2和3就随之转动,放在长滑槽4和短滑槽5
中的球A和B都随之做圆周运动。球由于惯性而滚到横臂的两个短
臂挡板6处,短臂挡板就推压球,向球提供了做圆周运动所需的向心
实验6 探究向心力大小与半径、
角速度、质量的关系
一、实验目的
探究向心力与物体的质量、转动的角速度、转动的半径之间的
定量关系。
二、实验设计
采用控制变量法探究
(1)使两物体的质量、转动的半径相同,探究向心力的大小跟转动
的角速度的定量关系;
(2)使两物体的质量、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟转
动的半径的定量关系;
A.半径
B.质量
C.周期
D.线速度的方向
(5)实验中,人体验到的绳子的拉力是否是沙袋做圆周运动的向心
力
(选填“是”或“不是”)。
16
命题点一
命题点二
答案 (1)操作2 (2)操作3 (3)操作4 (4)ABC (5)不是
解析 (1)根据F=mω2r知,操作2与操作1相比,操作2的半径大,小球质
器材使用及原理理解
典例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ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮
带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动,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筒下降,从而
比,跟角速度的二次方成正比。
8
五、探究总结
1.通过探究发现,向心力跟角速度的二次方成正比。
2.认识了向心力演示仪的巧妙之处,在于利用两个塔轮半径的不同
获得两个塔轮角速度之比,从而克服了直接测量角速度的困难。
3.进一步体会了一种重要的研究方法:控制变量法。
4.向心力演示仪提供了两个圆周运动,通过两运动的对比,来探究向
内做匀速圆周运动,每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
15
命题点一
命题点二
(1)操作2与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(2)操作3与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(3)操作4与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(4)(多选)总结以上四次体验性操作,可知物体做匀速圆周运动时,
向心力大小与
有关。
m2
F2
7
分析与论证:
1
1
(1)分析表一中 和 两列的值,发现 F 跟 ω 的二次方成正比。
2
2
1
1
(2)分析表二中 和 两列的值,发现 F 跟 r 成正比。
2
2
1
1
(3)分析表一中 和 两列的值,发现 F 跟 m 成正比。
2
2
实验结论:
物体做圆周运动需要的向心力跟物体的质量成正比,跟半径成正
C.角速度ω
11
命题点一
命题点二
答案 (1)A (2)C
解析 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,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为
控制变量法。
(1)因F=mω2r,根据控制变量法的原理可知,在研究向心力的大小F
与质量m关系时,要保持其他的物理量不变,其中包括角速度ω与半
操作1:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1
周。体验此时绳子拉力的大小。
操作2:手握绳结B,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1
周。体验此时绳子拉力的大小。
操作3:手握绳结A,使沙袋在水平平面内做匀速圆周运动,每秒运
动2周。体验此时绳子拉力的大小。
操作4:手握绳结A,增大沙袋的质量到原来的2倍,使沙袋在水平面
创新实验
典例2(2019·黑龙江哈尔滨第三中学第一次调研)为了探究“物体
做匀速圆周运动时,向心力与哪些因素有关”,某同学进行了如下实
验:
14
命题点一
命题点二
如图甲所示,绳子的一端拴一个小沙袋,绳上离小沙袋L处打一个
绳结A,2L处打另一个绳结B。请一位同学帮助用秒表计时。如图
乙所示,做了四次体验性操作。
的向心力大小,将结果填入表二。
表二:m1=m2,ω1=ω2。
r1
r2
F1/格
F2/格
F1
F2
6
(4)把两个质量不同的小球放在长槽和短槽上,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相同,分别读出两球
所需的向心力大小,将结果填入表三。
表三:r1=r2,ω1=ω2。
m1
F1
F1/格
F2/格
相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球转动的角速度之比分别为1∶1、
1∶2和1∶3,分别读出两球所需的向心力大小,将结果填入表一。
4
表一:m1=m2,r1=r2。
实验次数
ω1
ω2
F1/格
F2/格
F1
F2
1
2
3
5
(3)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使半径之比为2∶1;
调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球所需
力。由于杠杆作用,短臂向外时,长臂就压缩塔轮转轴上的测力部
分的弹簧,使测力部分套管7上方露出标尺8的格数,便显示出了两
3
球所需向心力之比。
四、实验与收集证据
(1)安装并调试向心力演示仪:在滑槽静止时,旋动两测力部分标
尺的调零螺母,使两套管的上沿都与标尺顶端对齐。
(2)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
(2)图中所示两球的质量相同,转动的半径相同,根据F=mω2r,则研究
的是向心力与角速度的关系。故选C。
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命题点一
命题点二
本实验采用控制变量法,即要研究一个量与另外一个量的关系,需
要控制其他量不变。知道靠皮带传动,变速轮塔的线速度大小相等。
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命题点一
命题点二
心力跟三个因素之间的关系。这里还隐含着一种重要的研究方法—
—对比实验法。
六、注意事项
1.实验前应将横臂紧固,螺钉旋紧,以防球和其他部件飞出造成事故。
2.实验时,不宜使标尺露出格数太多,以免由于球沿滑槽外移引起过
大的误差。
3.摇动手柄时,应力求加速缓慢速度均匀。
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4.皮带跟塔轮之间要拉紧。
命题点一
命题点二
露出标尺,标尺上的黑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。
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百度文库
命题点一
命题点二
(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)如果两个钢球质量和半径相等,则是在研究向心力的大小F与
的关系。
A.质量m
B.半径r
(3)使两物体的转动半径、转动的角速度相同,探究向心力的大小
跟物体质量的定量关系。
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三、实验器材
向心力演示仪,见下图。
当转动手柄1时,变速轮2和3就随之转动,放在长滑槽4和短滑槽5
中的球A和B都随之做圆周运动。球由于惯性而滚到横臂的两个短
臂挡板6处,短臂挡板就推压球,向球提供了做圆周运动所需的向心
实验6 探究向心力大小与半径、
角速度、质量的关系
一、实验目的
探究向心力与物体的质量、转动的角速度、转动的半径之间的
定量关系。
二、实验设计
采用控制变量法探究
(1)使两物体的质量、转动的半径相同,探究向心力的大小跟转动
的角速度的定量关系;
(2)使两物体的质量、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟转
动的半径的定量关系;
A.半径
B.质量
C.周期
D.线速度的方向
(5)实验中,人体验到的绳子的拉力是否是沙袋做圆周运动的向心
力
(选填“是”或“不是”)。
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命题点一
命题点二
答案 (1)操作2 (2)操作3 (3)操作4 (4)ABC (5)不是
解析 (1)根据F=mω2r知,操作2与操作1相比,操作2的半径大,小球质
器材使用及原理理解
典例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ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮
带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动,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筒下降,从而
比,跟角速度的二次方成正比。
8
五、探究总结
1.通过探究发现,向心力跟角速度的二次方成正比。
2.认识了向心力演示仪的巧妙之处,在于利用两个塔轮半径的不同
获得两个塔轮角速度之比,从而克服了直接测量角速度的困难。
3.进一步体会了一种重要的研究方法:控制变量法。
4.向心力演示仪提供了两个圆周运动,通过两运动的对比,来探究向
内做匀速圆周运动,每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
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命题点一
命题点二
(1)操作2与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(2)操作3与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(3)操作4与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(4)(多选)总结以上四次体验性操作,可知物体做匀速圆周运动时,
向心力大小与
有关。
m2
F2
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分析与论证:
1
1
(1)分析表一中 和 两列的值,发现 F 跟 ω 的二次方成正比。
2
2
1
1
(2)分析表二中 和 两列的值,发现 F 跟 r 成正比。
2
2
1
1
(3)分析表一中 和 两列的值,发现 F 跟 m 成正比。
2
2
实验结论:
物体做圆周运动需要的向心力跟物体的质量成正比,跟半径成正
C.角速度ω
11
命题点一
命题点二
答案 (1)A (2)C
解析 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,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为
控制变量法。
(1)因F=mω2r,根据控制变量法的原理可知,在研究向心力的大小F
与质量m关系时,要保持其他的物理量不变,其中包括角速度ω与半
操作1:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1
周。体验此时绳子拉力的大小。
操作2:手握绳结B,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1
周。体验此时绳子拉力的大小。
操作3:手握绳结A,使沙袋在水平平面内做匀速圆周运动,每秒运
动2周。体验此时绳子拉力的大小。
操作4:手握绳结A,增大沙袋的质量到原来的2倍,使沙袋在水平面
创新实验
典例2(2019·黑龙江哈尔滨第三中学第一次调研)为了探究“物体
做匀速圆周运动时,向心力与哪些因素有关”,某同学进行了如下实
验:
14
命题点一
命题点二
如图甲所示,绳子的一端拴一个小沙袋,绳上离小沙袋L处打一个
绳结A,2L处打另一个绳结B。请一位同学帮助用秒表计时。如图
乙所示,做了四次体验性操作。
的向心力大小,将结果填入表二。
表二:m1=m2,ω1=ω2。
r1
r2
F1/格
F2/格
F1
F2
6
(4)把两个质量不同的小球放在长槽和短槽上,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相同,分别读出两球
所需的向心力大小,将结果填入表三。
表三:r1=r2,ω1=ω2。
m1
F1
F1/格
F2/格
相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球转动的角速度之比分别为1∶1、
1∶2和1∶3,分别读出两球所需的向心力大小,将结果填入表一。
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表一:m1=m2,r1=r2。
实验次数
ω1
ω2
F1/格
F2/格
F1
F2
1
2
3
5
(3)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使半径之比为2∶1;
调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球所需
力。由于杠杆作用,短臂向外时,长臂就压缩塔轮转轴上的测力部
分的弹簧,使测力部分套管7上方露出标尺8的格数,便显示出了两
3
球所需向心力之比。
四、实验与收集证据
(1)安装并调试向心力演示仪:在滑槽静止时,旋动两测力部分标
尺的调零螺母,使两套管的上沿都与标尺顶端对齐。
(2)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