探究向心力-答案版

实验原理：

匀速转动手柄 1，可以使变速塔轮 2 和 3 以及长槽 4 和短槽 5小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速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标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。

实验目的 探究影响向心力大小的因素

实验方法 控制变量

探究过程

m 、ω 不变 改变半径 r ，则r 越大，向心力F 就越大 m 、r 不变 改变角速度ω，则ω越大，向心力F 就越大 r 、ω 不变

改变质量m ，则m 越大，向心力F 就越大

结论

物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量、半径、角速度都有关

练习1：用如图4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________．

A ．向心力的大小与半径的关系

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

D ．向心力的大小与物体质量的关系

(3)通过本实验可以得到的结论是________．

A ．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比

B ．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比

C ．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

D ．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比

(4)现将小球分别放在两边的槽内，为探究小球受到的向心力大小与角速度大小的关系，下列做法正确的是

A ．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验

B ．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验

C ．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的钢球做实验

D ．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的钢球做实验

2.一物理兴趣小组利用学校实验室的数学实验系统探究物体做圆周运动时向心力与角速度、半径的关系.

(1)首先，他们让一砝码做半径r ＝0.08 m 的圆周运动，数学实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F 和对应的角速度ω，如表，请你根据表中的数据在图5甲上绘出F －ω的关系图象．

实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8

F /N 2.42 1.90 1.43 0.97 0.76 0.50 0.23 0.06 ω/(rad·s －1

) 28.8 25.7 22.0 18.0 15.9 13.0 8.5 4.3

批注 [1]: A

批注 [2]: D

批注 [3]: C

批注 [4]: A

批注 [5]:

____________关系图象来确定他们的猜测是否正确

．

．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变

有关；

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

确，为什么？批注 [6]: F－ω2

批注 [7]: 作一条平行于纵轴的辅助线，观察和图象的交点中力的数值之比是否为1∶2∶3

批注 [8]: BD

批注 [9]: 角速度、半径质量

批注 [10]: 说法不对，该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是纸杯，细线的拉力提供纸杯做圆周运动的向心力，指向圆心．细线对手的拉力与向心力大小相等，方向相反，背离圆心．

v/(m·s－1)1 1.52 2.53

F/N0.882 3.5 5.57.9 __________________.

变．

m v

r，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为

．批注 [11]: F＝0.88v2 研究数据表和图乙中B图不难得出F∝v2，进一步研究知图乙斜率k＝

ΔF

Δv2≈0.88，故

F与v 的关系

批注 [12]: 线速度

批注 [13]: 由F＝m

v2

r＝0.88v

2，r＝0.1 m，所以m＝

0.088 kg