探究影响向心力大小的因素实验说课
高中物理课件：探究影响向心力大小的因素
1、向心力定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力， 叫向心力.
2、向心力的方向：沿半径指向圆心，即垂直于质点的运动方向. 方向时刻发生变化，是变力.
注意：向心力是根据力的作用效果来命名的，受力分析时不要
把向心力当作一个独立的力.
v
4、向心力的作用效果:
FF
只改变v的方向,不改变v的大小.
小球受力分析： FN
F O
合力
G
分析：绳子对球有指向圆心的力
FN与G相抵消，所以合力为F
小球受力分析： v
F OO F
F
v
v
结论：做匀速圆周运动的小球，合外力指向圆心，与速度v垂直.
【思考】：向心力是不是像重力、弹力、摩擦力那样按性质来命名的？
【牢记】：向心力是效果力，它是物体所受力的合力.向心力的作用效 果是只改变速度的 方向 ， 不改变速度的 大小. 【思考】：匀速圆周运动的合力有何特点？ 【牢记】：匀速圆周运动的合力大小不变，方向沿半径指向圆心，方向 时刻变化，是一变力.
Hale Waihona Puke 2.如图甲所示是一个研究向心力大小与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图， 其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的水平圆盘上，圆周 轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的 线速度大小，表格中是所得数据，图乙为F－v图像、F－v2图像、F－v3图像.
v/(m·s－1) 1 1.5 2 2.5 3 F/N 0.88 2 3.5 5.5 7.9
F OO
v
v
因为在运动方向上所受的合外力为0，
这个方向上的加速度也为0，所以速 度大小不变，只改变速度方向.
为什么？
探究影响向心力大小的因素
实验课6 探究影响向心力大小的因素
分别放在短槽C处和长槽的A(或B)处,A、C到塔轮中心的距离相等。
两个小球随塔轮做匀速圆周运动,向心力大小可由塔轮中心标尺露
出的等分格的格数读出。
考向1
考向2
考向3
-12-
(1)在该实验中应用了
来探究向心力的大小与质量m、
角速度ω和半径r之间的关系。
A.理想实验法
B.控制变量法
C.等效替代法
(2)用两个质量相等的小球放在A、C位置,匀速转动时,左边标尺
考点三
-4-
五、实验现象分析 1.步骤(3)中感觉到的轻绳拉力比步骤(2)中感觉到的轻绳的拉力 大。 2.步骤(4)中感觉到的轻绳拉力比步骤(3)中的大。 六、实验结论 当角速度相同时,向心力与转动的半径有关,转动半径越大,所需 的向心力越大。 当线速度相同时,向心力与转动的半径有关,转动半径越小,所需 的向心力越大。
(3)=
-11-
考向1
考向2
考向3
实验探究拓展
例3(2018·福建厦门二模)探究向心力的大小F与质量m、角速度
ω和半径r之槽和短槽随之匀速转动。塔轮自上而下有三层,每层左右半径比
分别是1∶1、2∶1和3∶1。左右塔轮通过皮带连接,并可通过改变
皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时,将两个小球
实验课6 探究影响向心力大小的因素
考点三
-2-
一、实验目的 1.探究小物体的线速度相同时,向心力与半径的关系。 2.探究小物体的角速度相同时,向心力与半径的关系。 二、实验原理 手感觉到的拉力大小近似等于物体所受向心力的大小。 三、实验器材 轻绳、小物体、停表。
考点三
-3-
四、实验操作 (1)轻绳一端拴一个小物体,轻绳上距离小物体重心40 cm的地方 打一个绳结A,距离小物体重心80 cm的地方打一个绳结B,如图甲所 示。
高中物理创新实验说课探究向心力
高中物理创新实验说课探究向心力尊敬的各位老师，大家好！今天我要说课的是高中物理中的创新实验——探究向心力。
一、实验目的通过创新实验，让学生深入理解向心力的概念和特点，掌握向心力的计算方法，探究不同因素对向心力的影响，提高学生的实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理向心力是物体做圆周运动时，受到指向圆心的合力，它的大小等于物体质量m和圆周运动角速度ω的乘积。
即：F = mω²r，其中r表示物体到圆心的距离。
实验中，我们将通过改变小球的运动轨迹、小球的质量和圆周运动的半径等因素，探究向心力的大小与这些因素的关系。
三、实验步骤1、准备实验器材，包括小球、细绳、支架、光滑小滑轮、刻度尺、天平、电源等。
2、将细绳的一端系在小球上，另一端绕过支架上的滑轮并悬挂起来。
3、将天平测量小球的质量，并将小球挂在细绳上，使其能在水平面上做圆周运动。
4、使用刻度尺测量小球到圆心的距离。
5、开启电源，让小球在水平面上做圆周运动，并使用秒表记录小球的运动时间。
6、改变小球的运动轨迹、质量和小球到圆心的距离，重复步骤2至5。
7、收集实验数据，并进行数据处理和分析。
四、实验数据分析1、向心力与小球运动轨迹的关系：保持小球的质量和小球到圆心的距离不变，改变小球的运动轨迹，观察向心力的大小变化。
根据实验数据，可以发现向心力与小球的运动轨迹有关，运动轨迹越小，向心力越大。
2、向心力与小球质量的关系：保持小球的运动轨迹和小球到圆心的距离不变，改变小球的质量，观察向心力的大小变化。
根据实验数据，可以发现向心力与小球的质量成正比关系。
3、向心力与小球到圆心距离的关系：保持小球的质量和小球的运动轨迹不变，改变小球到圆心的距离，观察向心力的大小变化。
根据实验数据，可以发现向心力与小球到圆心的距离的平方成反比关系。
五、实验结论通过本次创新实验，我们可以得出以下结论：1、向心力是物体做圆周运动时所受的合力，其大小由物体质量、圆周运动角速度和物体到圆心的距离决定。
《定量探究圆周运动向心力的大小》说课稿（省级获奖实验说课案例）
《定量探究圆周运动向心力的大小》说课稿（省级获奖实验说课案例）《定量探究圆周运动向心力的大小》说课稿一、使用教材教科版高中《物理必修2》第2章第二节。
二、实验器材自制教具：力传感器、光电门、电机、半径调节装置、质量调节装置、角速度调节装置、电脑、Dislab软件。
三、实验创新要求/改进要点实验装置：利用力传感器便于直接测量向心力的大小、利用光电门便于间接扫描角速度。
通过半径调节便于直接调节半径、通过最新步进电机调节转速来改变角速度。
Dislab 软件随机拟合向心力与角速度的图像四、实验原理/实验设计思路受轻杆拉力的圆柱体，在水平面内做匀速圆周运动。
利用半径调剂装置、质量调节装置、角速度调节装置来改变半径、质量、角速度。
五、实验教学目标（1）知识与技能：1、让学生体验向心力。
2、联系生活实际，让学生充分感受向心力大小与半径，质量，以及描述圆周运动快慢物理量之间关系。
3、通过定量探究向心大小实验，让学生领悟实验探究的基本过程和基本方法。
（2）过程与方法：通过两个兴趣实验感受向心力的抽象概念、通过两个分组探究实验探究向心力大小。
（3）情感、态度、价值观：1、让学生领悟定量探究向心力大小的思想方法，努力培养学生的科学家思维能力。
2、利用数字化实验，培养高中学生信息化数据处理的能力。
3、对实验数据测评，培养学生实验设计的能力。
六、实验教学内容本节课是，从生活情境中引入，利用硬币在气球内做圆周运动、质量小的小球拉质量较大的大球，引入向心力的概念。
利用自制向心力大小实验仪探究向心力的大小。
七、实验教学过程1、兴趣引入：引出向心力的概念。
教师引导1：硬币为什么在气球内做圆周运动？学生讨论回答1：是由于有向心力的作用。
2、兴趣引入：引出向心力的大小。
教师引导2：为什么质量较轻的小球能将质量较重的大球拉起来呢？学生讨论回答2：是由于有向心力的作用。
3、探究实验：引出向心力大小因素。
第6讲 实验：探究影响向心力大小的因素
关,运动半径越大,所需向心力就越大。
3.用质量不同的钢球和铝球做实验,使两球运动的半径r和角速度相同,
观察得到:向心力的大小与质量有关,质量越大,向心力就越大。
知识梳理 栏目索引
在探究影响向心力大小的因素的实验中,如图所示,是研究哪两个物理 量之间的关系 ( )
知识梳理 栏目索引
A.研究向心力与质量之间的关系 B.研究向心力与角速度之间的关系 C.研究向心力与半径之间的关系 D.研究向心力与线速度之间的关系 答案 A 铝球与钢球质量不同,转速相同,本实验研究向心力与质量之 间的关系,不是研究向心力与角速度、半径、线速度的关系,故选A。
深化拓展 栏目索引
如图所示,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 的实验装置图。转动手柄1,可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀 速转动,皮带分别套在变速轮塔2和3上的不同圆盘上,可使两个槽内的小 球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力 由横臂8的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力,通过横臂8的杠 杆作用使弹簧测力筒9下降,从而露出标尺10,标尺10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。那么:
D.在小球运动半径不等的情况下,用质量相同的小球做实验
(2)在该实验中应用了
(选填“理想实验法”“控制变量法”
或“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之
间的关系。
(3)当用两个质量相等的小球做实验,且左边小球的轨道半径为右边小
球的2倍时,转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边
栏目索引
第6讲 实验:探究影响向心力 大小的因素
知 实验装置
识 梳
实验原理
《定量探究圆周运动向心力的大小》说课稿(省级获奖实验说课案例)
《定量探究圆周运动向心力的大小》说课稿一、使用教材教科版高中《物理必修2》第2章第二节。
二、实验器材自制教具：力传感器、光电门、电机、半径调节装置、质量调节装置、角速度调节装置、电脑、Dislab软件。
三、实验创新要求/改进要点实验装置：利用力传感器便于直接测量向心力的大小、利用光电门便于间接扫描角速度。
通过半径调节便于直接调节半径、通过最新步进电机调节转速来改变角速度。
Dislab 软件随机拟合向心力与角速度的图像四、实验原理/实验设计思路受轻杆拉力的圆柱体，在水平面内做匀速圆周运动。
利用半径调剂装置、质量调节装置、角速度调节装置来改变半径、质量、角速度。
五、实验教学目标（1）知识与技能：1、让学生体验向心力。
2、联系生活实际，让学生充分感受向心力大小与半径，质量，以及描述圆周运动快慢物理量之间关系。
3、通过定量探究向心大小实验，让学生领悟实验探究的基本过程和基本方法。
（2）过程与方法：通过两个兴趣实验感受向心力的抽象概念、通过两个分组探究实验探究向心力大小。
（3）情感、态度、价值观：1、让学生领悟定量探究向心力大小的思想方法，努力培养学生的科学家思维能力。
2、利用数字化实验，培养高中学生信息化数据处理的能力。
3、对实验数据测评，培养学生实验设计的能力。
六、实验教学内容本节课是，从生活情境中引入，利用硬币在气球内做圆周运动、质量小的小球拉质量较大的大球，引入向心力的概念。
利用自制向心力大小实验仪探究向心力的大小。
七、实验教学过程1、兴趣引入：引出向心力的概念。
教师引导1：硬币为什么在气球内做圆周运动？学生讨论回答1：是由于有向心力的作用。
2、兴趣引入：引出向心力的大小。
教师引导2：为什么质量较轻的小球能将质量较重的大球拉起来呢？学生讨论回答2：是由于有向心力的作用。
3、探究实验：引出向心力大小因素。
教师引导3：向心力大小与那些因素有关呢？学生讨论回答3：向心力大小可能与质量、轨道半径、速度等有关。
探究向心力大小的实验解析
探究向心力大小的实验解析【1】引言在物理学中，向心力是指物体在进行往心运动时受到的向心方向的力。
向心力大小的实验解析是一项重要的实验，它帮助我们深入理解向心力的性质以及影响向心力大小的因素。
本文将从实验目的、实验装置、实验步骤、实验结果和实验解析等方面，对探究向心力大小的实验进行详细解析。
【2】实验目的探究向心力的大小取决于哪些因素，以及不同因素对向心力的影响程度。
【3】实验装置实验所需装置包括：1. 一个旋转平台：用于进行往心加速度实验，可通过调节旋钮改变转速。
2. 一根线：用于连接旋转平台和待测物体。
3. 不同质量的物体：用于实验时作为待测物体。
【4】实验步骤以下是实验的基本步骤：1. 将旋转平台放置在平稳的表面上，并保证其稳定无摇晃。
2. 将线连接到旋转平台上，并将另一端绑在待测物体上。
3. 启动旋转平台，使其以一定速度旋转。
4. 观察待测物体受到的向心力是否足够使其保持在旋转平台上。
如果保持不住，可以逐渐增加物体的质量，直到其能够保持在平台上。
5. 对不同质量的物体重复实验，记录实验数据。
【5】实验结果根据实验数据的记录，我们可以得出以下结果：1. 随着待测物体质量的增加，在相同的转速下，待测物体所受的向心力也相应增加。
2. 在相同的待测物体质量下，随着旋转平台转速的增加，待测物体受到的向心力也相应增加。
【6】实验解析根据实验结果分析，我们可以得出以下结论：1. 向心力的大小与待测物体的质量成正比关系。
质量越大，向心力越大。
这是因为质量越大的物体在给定的转速下，具有更大的惯性，需要更大的力来保持在旋转平台上。
2. 向心力的大小与旋转平台的转速成正比关系。
转速越快，向心力越大。
这是因为转速越快，物体所受到的加速度越大，所需的向心力也就越大。
【7】观点和理解通过这个实验，我们可以更深入地理解向心力的性质和影响因素。
我们发现，向心力的大小与物体的质量和转速密切相关，这为我们进一步研究其他与向心力相关的问题提供了思路。
《探究影响向心力大小的因素》说课稿(全国实验说课大赛获奖案例)
《探究影响向心力大小的因素》说课稿一、使用教材鲁科版高中物理必修二第三章第2节二、实验教学目标1、实验探究向心力的表达式2、体会控制变量法在实验过程中的使用，领会从定性到定量的认识方法3、从探究实验中培养学生的物理观念、科学思维和协作精神三、实验器材绳子，小球，传统向心力演示仪，DIS向心力演示器四、实验原理和方法传统向心力演示仪实验原理：两个质量相同的小球、一个质量较小的轻质小球，可以控制m是否一样。
由于塔台转轴各个皮带盘半径不一样，通过改变皮带的位置，我们能够调整角速度ω相同或者不同。
通过放置小钢球的位置，我们可以改变圆周运动的半径r。
通过观察量腿的格数，我们能判断力的大小。
1．控制变量法(1)控制小球质量､半径不变，探究向心力与角速度的关系｡(2)控制小球质量､角速度不变，探究向心力与半径的关系｡(3)控制小球角速度､半径不变，探究向心力与质量的关系｡2．图像法把数据输入计算机，分别作出F-ω2､F-r､F-m图像，得出结论｡3．验证法将实验数据代入向心力表达式F=mrω2计算出结果，理论值与测量值比较，验证实验结论，得出结果｡五、实验设计思路或创新点：本节课围绕三个实验进行展开，从兴趣实验的猜想----传统向心力演示仪的定性判断----传感器实验的定量研究。
符合学生的认知规律，从未知到已知，从定性分析到定量研究，设计系列递进实验，展示思维能力发展过程。
【兴趣实验的创新点】这个实验装置比较简单，让学生通过甩动摆球，感受绳对手的拉力去体验向心力的大小｡该实验现象明显，能很快让学生得到定性地结论，在具体教学中，很好地激发了学生的学习兴趣｡教学的第一要素，是激发学生的兴趣，于是我设计了兴趣实验“感受向心力”｡教师引导学生体会与猜想，小球做圆周运动的向心力大小与什么因素有关？【传统向心力实验创新点】探究性实验可以激发学生的学习兴趣，学生对某一问题进行实验探索，独立地分析问题和解决问题，最终对研究的问题有一结果，使学生在实验过程中，发现新问题，学习新知识。
探究影响向心力大小的因素课件
《探究影响向心力大小的因素》课件xx年xx月xx日•向心力基本概念•影响向心力大小的因素•实验探究向心力大小•向心力应用目•向心力与现实生活的关系录01向心力基本概念向心力是物体受到的沿着半径指向圆心的力，它使物体沿着圆周运动而不是沿着切线方向飞出去。
向心力是按作用效果命名的，它可以是重力、弹力、摩擦力等几种不同性质的力。
1 2 3做圆周运动的物体受到的指向圆心的合力提供向心力。
当物体做匀速圆周运动时，物体受到的合力提供向心力。
当物体做变速圆周运动时，物体受到的合力与速度方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小。
03向心力的大小与物体的质量、线速度的平方成正比，与物体运动的半径成反比。
01向心力公式：$F_{n} = \frac{mv^{2}}{r}$02该公式中，$F_{n}$表示向心力，$m$表示物体质量，$v$表示物体线速度，$r$表示物体运动的半径。
02影响向心力大小的因素总结词质量是影响向心力大小的重要因素之一。
详细描述当其他因素不变时，物体的质量越大，向心力也越大。
这是因为在相同条件下，物体越重，所需的向心力也越大。
质量总结词速度是影响向心力大小的另一个重要因素。
详细描述当其他因素不变时，物体的速度越快，向心力也越大。
这是因为速度越快，物体所需的向心力也越大，以保持其运动状态。
速度总结词加速度是影响向心力大小的另一个重要因素。
详细描述当其他因素不变时，物体的加速度越大，向心力也越大。
这是因为在相同条件下，物体加速度越快，所需的向心力也越大。
加速度总结词半径是影响向心力大小的另一个重要因素。
详细描述当其他因素不变时，物体的半径越大，向心力越小。
这是因为半径越大，物体所需的向心力越小，以保持其运动状态。
半径03实验探究向心力大小实验目的探究向心力大小与哪些因素有关验证向心力公式培养实验操作技能和数据分析能力实验器材转盘、重物、测速仪、尺子、砝码等实验软件计算机、数据采集器、分析软件等实验设备1. 准备实验设备，将重物放置在转盘上，连接好测速仪和数据采集器。
新高考物理第四章 曲线运动 万有引力与航天4-7 实验：探究影响向心力大小的因素
2． 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪 些因素有关。
(1)本实验采用的科学方法是________。
A．控制变量法
B．累积法
C．微元法
D．放大法
(2)图示情景正在探究的是_____
B．向心力的大小与线速度大小的关系
C．向心力的大小与角速度大小的关系
①作出F-v2图线；
② 若 圆 柱 体 运 动 半 径 r ＝ 0.2 m ， 由 作 出 的 F-v2 图 线 可 得 圆 柱 体 的 质 量 m ＝ ____kg(保留两位有效数字)。
解析：(1)实验中探究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变， 采用的实验方法是控制变量法，B 正确。 (2)①作出 F-v2 图线，如图所示。 ②根据 F＝mrv2知，图线的斜率 k＝mr ，则有：mr ＝7.990， 代入数据计算得出：m≈0.18 kg。
操作三：手握绳结点A，使杯在水平方向每秒运动二周，体会向心力的大小。 操作四：手握绳结点A，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周， 体会向心力的大小。 则：①操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关； 操作三与一相比较：质量、转动半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关； 操作四与一相比较：____________________相同，向心力大小与________有关； ②物理学中此种实验方法叫________法。 ③小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说： “感觉手腕发酸，感觉力的方向不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟 书上说的不一样。”你认为该同学的说法是否正确，为什么？
解析：(1)从球第 1 次到第 n 次通过 A 位置，转动圈数为 n－1，时间为 t，周期 T＝n－t 1，A 错误；小球的线速度大小为 v＝2πTR＝2πn－t 1R，B 正确；小球 受重力和拉力，合力提供向心力，设细绳与竖直方向的夹角为 α，有 FTcos α ＝mg，FTsin α＝Fn，则 Fn＝mgtan α＝mgR－h r，C 错误；若电动机的转速增 加，则转动半径增加，激光笔 1、2 应分别左移、上移，D 正确。 (2)小球做圆周运动的周期 T＝n－t 1＝2.00 s，向心力 Fn＝mgR－h r＝mR4Tπ22，解 得 g＝R4－π2RrhT2≈9.86 m/s2。
2021 第4章 实验6 探究影响向心力大小的因素
多 唯
回
突
顾 物体的角速度进行实验。
破
③换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重
复上述操作。
返
首
页
7
· ·
(2)向心力与质量、角速度、半径关系的定量分析。
实
匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小 实
验
验
储 球也就随之做匀速圆周运动。这时，小球向外挤压挡板，挡板对小
备
考 向
们用细绳系一个小沙袋在空气中甩动，使小沙袋在水平面内做圆周
实
实
验
验
储 运动，来感受向心力。
考
备
向
自
多
主
唯
回
突
顾
破
· ·
返 首 页
21
· ·
(1)下列说法中正确的是________。
实 验
实
A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变 验
储
考
备 自
B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大
v2 r
，与F＝0.88v2比较 实
破
________有关。
返 首 页
25
· ·
[解析] (1)由题意，根据向心力公式F向＝mω2r与牛顿第二定
实 验
律，则有T拉＝mω2r；保持质量、绳长不变，增大转速，ω＝2πn，
实 验
储
考
备 自
角速度变大，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正
向 多
主
唯
回 确；保持质量、角速度不变，增大绳长，据公式可知，绳对手的拉 突
≈0.88，故向心力F和圆柱体速度v的关系是
向心力 说课稿 教案 教学设计
向心力【知识与技能】1、理解向心力的概念 。
2、知道向心力大小与哪些因素有关。
3、理解公式的确切含义，并能用来进行计算。
4、知道在变速圆周运动中，可用公式求质点在某一点的向心力和向心加速度。
【过程与方法】通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有关 ，并理解公式的含义。
【教学重难点】1、明确向心力的意义、作用、公式及其变形。
2、如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。
【教学过程】★重难点一、向心力★一、对向心力的理解1．向心力的作用效果改变线速度的方向。
由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小。
2．向心力的特点1)方向时刻在变化，总是与线速度的方向垂直。
2)在匀速圆周运动中，向心力大小不变，向心力是变力，是一个按效果命名的力。
3．向心力的大小F n ＝ma ＝m v 2r ＝mr ω2＝m ωv ＝m 4π2T 2r4．向心力的来源向心力是从力的作用效果命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力，它可以是重力、弹力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力。
当物体做匀速圆周运动时，合外力就是向心力；当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力就是向心力。
5．向心力来源的实例分析 向心力来源 实例分析重力提供向心力如图所示，用细绳拴住小球在竖直平面内转动，当它经过最高点时，若绳的拉力恰好为零，则此时向心力由重力提供弹力提供向心力如图所示，用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动，向心力由绳子的拉力提供摩擦力提供向心力如图所示，物体随转盘做匀速圆周运动，且物体相对于转盘静止，向心力由转盘对物体的静摩擦力提供合力提供向心力如图所示，细线拴住小球在竖直面内做匀速圆周运动，当小球经过最低点时，向心力由细线的拉力和重力的合力提供。
分力提供向心力如图所示，小球在细线作用下，在水平面内做圆锥摆运动时，向心力由细线的拉力在水平面内的分力提供。
专题六 探究影响向心力大小的因素—2021届高中物理一轮复习暑假专题学案(实验)
一轮复习暑假实验专题六---探究影响向心力大小的因素一、实验目的1.定性感知向心力的大小与什么因素有关。
2.学会使用向心力演示器。
3.探究向心力与质量、角速度、半径的定量关系。
实验方法:控制变量法二、实验方案1.用细绳和物体定性感知向心力的大小(1)实验原理:如图所示,细线穿在圆珠笔的杆中,一端拴住小物体,另一端用一只手牵住,另一只手抓住圆珠笔杆并用力转动,使小物体做圆周运动,可近似地认为作用在小物体上的细线的拉力,提供了物体做圆周运动所需的向心力,而细线的拉力可用牵住细线的手的感觉来判断。
(2)器材:质量不同的小物体若干,空心圆珠笔杆,细线(长约60 cm)。
(3)实验过程:①在小物体的质量和角速度不变的条件下,改变小物体做圆周运动的半径进行实验。
②在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下,改变物体的角速度进行实验。
③换用不同质量的小物体,在角速度和半径不变的条件下,重复上述操作。
(4)结论:半径越大,角速度越大,质量越大,向心力越大。
2.用向心力演示器定量探究(1)实验原理:如图所示,匀速转动手柄,可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动,槽内的小球也就随之做匀速圆周运动。
这时,小球向外挤压挡板,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。
同时,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,弹簧的压缩量可以从标尺上读出,该读数显示了向心力大小。
(2)器材:向心力演示器。
(3)实验过程:①把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使它们的转动半径相同。
调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度不一样,探究向心力的大小与角速度的关系。
②保持两个小球质量不变,增大长槽上小球的转动半径。
调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,探究向心力的大小与半径的关系。
③换成质量不同的球,分别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也相同,探究向心力的大小与质量的关系。
④重复几次以上实验。
(4)数据处理:①m、r一定序号 1 2 3 4 5 6F向ωω2②m、ω一定序号 1 2 3 4 5 6F向r③r、ω一定序号 1 2 3 4 5 6F向m④分别作出F向-ω2、F向-r、F向-m的图象。
教学设计：探究影响向心力大小的因素
教学设计：探究影响向心力大小的因素一、教学目标知识与技能初步学会使用探究“向心力与哪些因素有关”的实验仪器、实验方法及数据处理和分析的方法，初步学会用向心力公式进行简单的计算。
过程与方法通过实验，经历完整的科学探究过程；感受控制变量的方法；在小组同学代表交流实验过程及实验结论的过程中，运用交流与倾听的学习方法。
情感态度与价值观实验体验、实验探究的过程中，体验交流、合作的团队精神。
二、教学重点与难点教学重点：用DIS向心力实验仪探究“向心力的大小与哪些因素有关”。
教学难点：探究实验过程中对图像数据的分析和处理。
三、教学资源实验器材：自制向心力演示仪；绳栓球6个（3个是轻球，3个是重球）；DIS向心力演示仪。
四、教学设计思路本课的教学设计是首先通过复习引入向心力。
通过自制的向心力实验仪（绳拉小球在光滑的平面上做圆周运动）的演示，引出问题：“向心力的大小与哪些因素有关？”激发探索知识的兴趣。
第二个环节是探究实验通过改进传统的实验器材，采用DIS传感器技术进行定量研究。
最后一个环节设计的是知识运用，进行简单的计算，并解释演示实验中的现象。
本设计要突出的重点是：探究“向心力的大小与哪些因素有关？”实验。
为突出重点，本设计在引入部分的演示实验基础上提出问题“向心力的大小与哪些因素有关”；在猜想环节为学生提供了简易的实验器材，让学生体验、交流、讨论后说出自己的意见；之后才进入核心环节——动手实验。
通过这样的设计，试图激发学生的探究意识，逐步培养学生的探究能力，形成良好的科学素养。
本设计要突破的难点是学生探究实验过程中对图像数据的分析和处理。
采用的是先教师示范，然后由学生合作共同完成图像的分析。
进而得到实验结论。
五、教学流程。
《探究影响向心力大小的因素》教学设计
习天体运动和带电粒子在匀强磁场中
的运动打下了基础。 学生分析 思维特Ｊ： 羔 高一学生认 知发展阶段 的主要 思维特点是在 头脑 中可以把事 物的形式和内容分开 ， 以离开具体事 可
养团队精神。
感器和光电门； 同时在信息技术课上学
教学重、 难点
小的因素。 这一届的学生 从上高 中开始就 已 经接触 了传感器， 能够正确使用力的传
本节是高中物理的关键内容， 也是
本章圆周运动的重点和难点， 学好 这部 分知识， 既让 学生明白了牛顿运动定律 同样适用于分析 曲线运动， 又为以后学
喜悦 ； 培养 勇于 坚持真理 、 勇于创新和
一
器和光电门 传感器 （ 如
图１。 ）
测出， 挡光杆的直径利用游标卡尺测出， 力
定， 究Ｆ ｒ 探 与 的关系， 通过对
图像的
５ 中国 ８ 信息技术教育 ２１／ ７ ０１ ０
ｔｇ ２ ｃｎｔｕｒ 课程整合 ｏ ａ ＠ ｈａ ｄ． ｕ ｏ ｉｉ ｃ ｅ ｌ
拟合发现一次拟合 与数据点的分布非常
鬻 嚣
感器的有机结合
物 理 学 是 一 门以 实 验为基 础的科学 ， 而实验 又是 获 得 直 接 经验 的重 要途 径 ， 我利用传 统 因此 的 Ｊ１０ ２３向心力演 示仪 作
照 裂 ｊ 照 ； 壅 曼竖 ÷ 一！ 勘 睡 篓 ～ ： ＝ 妻 垫 ！ 曼 ！ 照 兰 ｛ ！ 里 ｊ螋 ￡ 图 是
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Ｎ Ｃ 动 Ｏ活 获 奖课例展示
探究影响向心力大小的因素 教学设计
苏蕴玉 北京市顺义区牛栏山第一中 学
试验课6探究影响向心力大小的因素
考点三
-2-
一、实验目的 1.探究小物体的线速度相同时 ,向心力与半径的关系。 2.探究小物体的角速度相同时 ,向心力与半径的关系。 二、实验原理 手感觉到的拉力大小近似等于物体所受向心力的大小。 三、实验器材 轻绳、小物体、停表。
考点三
-3-
四、实验操作 (1)轻绳一端拴一个小物体 ,轻绳上距离小物体重心 40 cm的地方 打一个绳结 A,距离小物体重心 80 cm的地方打一个绳结 B,如图甲所 示。
与白纸接触但无挤压。用手带动钢球 ,设法使它沿纸面上某个圆做
圆周运动。测得钢球质量 m=0.100 kg,转动的圆周半径为 3.30 cm,
细线悬点与白纸上圆心的距离 d=1.10 m,当地重力加速度 g取9.8
m/s2。(计算结果保留三位有效数字 )
-9-
考向1
考向2
考向3
(1)图中细线与竖直方向的夹角 θ比较小,可认为tan θ≈sin θ,其中
A.理想实验法
B.控制变量法
C.等效替代法
(2)用两个质量相等的小球放在 A、C位置,匀速转动时 ,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
。
考向1
考向2
考向3
-13-
解析 (1)要探究向心力的大小与质量 m、角速度 ω和半径r之间的
关系 ,需要采用控制变量法。
(2)操作一和操作二 ,都是每秒转动一圈 ,则角速度相等 ,根据 F=m ω2r知,半径大时所需的向心力大 ,则拉力大 ,操作二感到向心力 较大。
内(转3)过操的作弧三长和为操作2×二2比π×较2?,?=操2作πr,二可1知s内线速转度过的相同弧长,根为据2Fπ=r,操???作??2? 知三,1半s
《探究向心力大小》教学设计
《探究向心力大小》教学设计二、新课讲授知识点1 浮力的产生和方向知识点2 探究浮力大小的影响因素（教师提问：谁有办法不把量筒倒过来，就能把乒乓球取出来？）②左手拿一个乒乓球，松手，让学生注意观察它的运动状态；再用左手拿着乒乓球，右手放在乒乓球下方，松开左手时乒乓球还会下落吗？为什么？③展示加水后量筒中的乒乓球和右手中的乒乓球，让学生进行对比.教师鼓励学生观察、对比、思考回答.板书：1.浮力：浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）向上的托力，叫做浮力.2.浮力的方向：竖直向上.2.探究二：浮力产生的原因.下面我们以浸在水中的正方体物块为例进行探究，分析比较浸在水中的正方体的六个面分别受到水的压强和压力.总结并得出结论：板书：浮力是由于液体（或气体）对物体向上和向下的压力差产生的，因此浮力的方向总是竖直向上的，与重力方向相反.1、用称重法测浮力提出问题：大家想想如何利用弹簧测力计来测量浮力呢？教师鼓励学生，并演示实验.板书：称重法测浮力：F浮=F1-F2（或F浮=G-F2）观察、体验、思考后回答：乒乓球受到竖直向上的类似于人右手对乒乓球的支持力.总结归纳得出结论在教师的引导下，应用所学知识分析浮力产生原因学生交流、讨论，提出实验方案：把物体挂在弹簧测力计下，读出物体在空气中的重量F1，再将物体浸入水的精神。
培养学生的观察能力、对比、分析问题的能力。
培养学生所学知识解决实际问题的能力。
引导学生寻求测量物体所受到浮力大小的简便方法。
这样学生不仅学到了知识，还学会了解决物理问题的方法。
将课堂还2、浮力大小的影响因素下面我们来进行一个造船比赛：用大小相同的橡皮泥做船，用砂石作货物，看一看，谁做的船装载的货物多？并思考：浮力的大小可能跟什么因素有关？（1）快乐游戏：造“船”比赛.（学生分组用一块大小相同的橡皮泥设计造船，并观察、交流船的差异）（2）快乐体验：将饮料瓶慢慢压入水桶，体会浮力的变化，观察水位变化情况，物体浸入液体中的体积变化情况.（3）快乐体验：将同一只橡皮泥小船放入相同体积的水和盐水中（要求盐水密度比水大得多），学生观察，小船浸入液体中的深度.教师引导学生分组探索：（1）利用测力计探究浮力与液体密度的关系；（2）利用测力计探究浮力与深度的关系；（3）利用测力计探究浮力与物体排开液体体积的关系；（4）利用测力计探究浮力与物体密度的关系；（5）利用测力计、橡皮泥探究浮力与物体形状的关系.各小组根据所研究的课题，设计实验，教师指导完善，引导学生设计记录实验数据表格，并进行探究实验.参考示例：（多媒体课件）实验1：探究浮力的大小与液体密度的关系控制变量：物体浸在液体中的体积（物体排开液体的体积）相同，同一物体.图示：中，读出测力计的示数F2，则浮力=F1-F2.通过实验、观察猜想：浮力的大小可能跟什么因素有关？猜想：浮力可能与液体的密度、浸入液体的深度、物体排开液体的体积、物体的密度、物体的形状等因素有关.:实验1：探究浮力的大小与液体密度的关系给学生，体现学生的主体地位。
基于DIS实验“探究影响向心力大小因素”的教学设计
基于DIS 实验“探究影响向心力大小因素”的教学设计石獅市第一中学赵登峰摘要：传统向心力演示仪器只能定性研究向心力大小与哪些 因素有关，且误差较大。
利用DIS 实验可以定量分析影响向心力 大小因素。
通过控制变量法，结合DIS 与计算机软件可以有效地 分析影响向心力大小因素，在课堂中可以提高教学有效性。
关键词:DIS 实验；向心力；影响因素在高中物理中，向心力是圆周运动中最核心内容，向 心力大小与哪些物理量有关？向心力公式的导出等对学 习圆周运动至关重要。
教材中通过传统向心力演示仪器 定性得出结论与公式，实验误差较大。
结合学校实际，通 过DIS 实验可以定量地测量实验中向心力大小。
具体可以 通过控制变量法来开展实验，利用DIS 实验更加易于向心 力大小公式的理解,可以提高课堂实验教学的有效性。
1实验仪器介绍实验装置如图1 ,主要有底座、支架、力传感器、光电 门、转动杆、平衡金属杆、挂钩、三种规格(不同质量)金属 小物块〇图12实验过程在实验之前，结合圆周运动一些基本知识，可知影响 圆周运动的物理量有物体质量m 、圆周运动半径「、角速度w 、线速度大小〃等，而线速度大小^可以通过半径r 与角速度《加以转换，因此实验中,我们用控制变量法探究向心 力大小F 与物体质量m 、圆周运动半径/■、角速度w 的关系。
2.1保持物体质量m 、圆周运动半径r ,探究向心力f 大小 与角速度w 的关系实验时，将质量m 为0.03 kg 的小物体固定好，设置半 径t •为0.1 m 。
然后转动实验装置，转动时角速度会有不同，此时可以记录向心力大小(如图2)。
点击二次拟合,可以得 到如图3图象。
可以从图3中看出，在误差允许的范围内， 得到结论:在7W 、?一定时，向心力的大小与W 2成正比。
图32.2保持物体质量m 、角速度w ，探究向心力f 大小与圆周 运动半径r 的关系实验时，将质量m 为0.02 kg 的小物体固定好,设置半 径r 为0.03 m 、0.05 m 、0.07 m 、0.09 m 、0.11 m 、0.13 m 〇 然后 转动实验装置，转动时角速度会有不同，此时可以记录向 心力大小。
第3讲 圆周运动(实验：探究影响向心力大小的因素)(可编辑ppt)
C.人贴在竖直壁上,转速变大后,人与器壁之间的弹力不变
D.“魔盘”的转速一定大于 1 g 2 μr
基础过关 栏目索引
3.如图所示,自行车的小齿轮A、大齿轮B、后轮C是相互关联的三个转 动部分,且半径RB=4RA、RC=8RA。当自行车正常骑行时,A、B、C三轮边 缘的向心加速度的大小之比aA∶aB∶aC等于 ( C )
R
m
m
m/s,v小= Fr = 2.25mgr =30 m/s,可知赛车在绕过小圆弧弯道后做加速运
m
m
动,则A、B项v大2正v确小2 ;由几何关系得直道长度为d= L2 (R r)2 =50 3 m,由
运动学公式 - =2ad,得赛车在直道上的加速度大小为a=6.50 m/s2,则C
项错误;赛车在小圆弧弯道上运动时间t= 2 r =2.79 s,则D项错误。
3v小
考点突破 栏目索引
考向2 圆锥摆模型 2.(多选)如图所示,一根细线下端拴一个金属小球P,细线的上端固定在 金属块Q上,Q放在带小孔(小孔光滑)的水平桌面上,小球在某一水平面 内做匀速圆周运动(圆锥摆)。现使小球改到一个更高一些的水平面上 做匀速圆周运动(图中P'位置),两次金属块Q都静止在桌面上的同一点, 则后一种情况与原来相比较,下列判断中正确的是 ( )
栏目索引
第3讲 圆周运动(实验:探究影 响向心力大小的因素)
基 一 描述圆周运动的物理量
础 二 匀速圆周运动 过 关 三 离心运动
总纲目录 栏目索引
总纲目录 栏目索引
考点一 圆周运动的动力学分析
考 点 考点二 水平面内的圆周运动 突 考点三 竖直面内的圆周运动 破
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实验过程设计
实验二：向心力大小的定量的研究 3、控制m、v一定，探究Fn与转动半径 r 的关系
结论：向心力大小与半径成反比
实验过程设计
结论：对匀速圆周运动，有：
Fn=mv2/r Fn=mw2/r
教学反思与自我评价
1.教材： 改变了向心力公式一直只能定性的感知，不能定量探究的现状。
一、传统实验定性分析
二、向心力大小的定量研究
实验方法设计
匀速圆周运动
控制变量法
定性到定量的分析研究
实验过程设计
实验一：传统实验定性分析 初步感受：向心力大小与质量m,线速度v,半径r有关. 结论：
线速度v，半径r一定：质量m大，向心力Fn也大. 质量m，线速度v一定：半径r大，向心力Fn小. 质量m，半径r一定：线速度r越大，向心力Fn也越大. 问题： 难以保证小球做匀速圆周运动：力的读数不稳定，难以量化。
2.物理方法: 本节教材让控制变量法的学习得到很好的诠释
3.认识规律： 按照学生的认识规律设计系列递进实验，展示思维能力发展过程。
4.创新： 在传统实验上改进、突破、拓展，把传感器用在刀刃上。
探究影响向心力大小的因素
●实验教学目标 ●实验内容设计 ●实验方法设计 ●实验过程设计 ●教学反思与自我评价
实验教学目标
知识目标： 通过实验分析的出向心力公式
核心素养： 1.体会控制变量法在实验过程中运用 2.领会从定性到定量的认识方法 3.提高学生实验探究的能力 4.培养学生团队协作的精神
实验内容设计
实验过程设计
传统实验的量化改进
改进效果： 1.使物体做匀速圆周运动 2.示数稳定，便于观察
存在问题：读数不准
实验过程设计
实验二：向心力大小的定量的研究 1.控制m、r一定：探究Fn与线速度r的关系
结论：当r的比值为1:2:3:...时，向心力Fn大小的比值时1:4:9:...
实验过程设计
实验二：向心力大小的定量的研究 2、控制r、v一定：探究Fn与质量m的关系