新人教版高中物理必修二《实验：探究向心力大小的表达式》教学课件.pptx

2.向　心　力 第2课时 实验:探究向心力大小的表达式　　 　　　　　　　　　 ;【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。;【实验器材】 ;【实验原理与设计】 1.实验原理 探究方法:控制变量法。;2.实验设计 (1)定性感知实验设计思路: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圆周 运动所需的_______,而细线的拉力可用牵住细线的手 的感觉来判断。;(2)定量分析实验设计思路: ①控制小球质量和半径不变,探究向心加速度与_______ 的关系。 ②控制小球质量和角速度不变,探究向心加速度与_____ 的关系。 ③控制小球半径和角速度不变,探究向心加速度与_____ 的关系。;【实验过程】 一、实验步骤 1.向心力大小与哪些因素有关的定性感知。 (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。 ;2.向心力与质量、角速度、半径关系的定量分析。 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。;(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。注意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。注意向心力的大小与半径的关系。 ;(3)换成质量不同的小球,分别使两小球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。 (4)重复几次以上实验。;二、数据收集与分析 1.m、r一定;2.m、ω一定;3.r、ω一定;4.分别作出F向-ω2、F向-r、F向-m的图像。 5.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。;【思考·讨论】 1.使用向心力演示仪时应注意哪方面安全问题? (科学态度与责任) 提示:将横臂紧固螺钉旋紧,以防小球和其他部件飞出而造成事故。;2.使用向心力演示仪时怎样读出测力套筒的格数? (科学探究) 提示:摇动手柄时应力求缓慢加速,注意观察其中一个测力套筒的格数。达到预定格数时,即保持转速均匀恒定。;类型一　影响向心力大小的因素的定性分析 【典例1】如图所示,同学们分小组探究影响向心力大小的因素。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动,使杯在水平面内做圆周运动,来感受向心力。 ;(1)则下列说法中正确的是____________。? A.保持质量、绳长不变,增大转速,绳对手的拉力将不变 B.保持质量、绳长不变,增大转速,绳对手的拉力将增大;C.保持质量、角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将不变 D.保持质量、角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将增大;(2)如图甲,绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B,学习小组中一位同学用手表记时,另一位同学操作,其余同学记录实验数据: 操作一:手握绳结A,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。 操作二:手握绳结B,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。 ;操作三:手握绳结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、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,在空中甩动纸杯,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)由题意,根据向心力公式,