2025年高考物理一轮总复习第四章抛体运动与圆周运动实验6探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系.pptxVIP

;实验六探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系;实验知识·自主回顾;实验知识·自主回顾;一、实验目的

1．学会使用向心力演示器。

2．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。

二、实验原理

1．本实验探究向心力与多个物理量之间的关系，因而实验方法采用了______________。

(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__________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________的定量关系。

(3)使两物体的转动半径、转动的__________相同，探究向心力的大小跟物体质量的定量关系。;2．向心力演示器

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，此时小球向外挤压挡板，挡板对小球有一个向内(指向圆周运动的圆心)的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过________上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值。;三、实验器材

向心力演示器

;四、实验步骤

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。;五、数据处理

分别作出______________、Fn－r、Fn－m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系，并得出结论。

六、注意事项

摇动手柄时应缓慢加速，注意观察其中的一个标尺的格数。达到预定格数时，即保持转速恒定，观察并记录其余读数。;核心考点·重点突破;1;(1)探究向心力大小与物体质量的关系时，在挡板A处放铝球。挡板C处放钢球，传动皮带挂左塔轮的中轮，应挂右塔轮的______(填“上”“中”或“下”)轮。

;(2)探究向心力大小与角速度的关系时，应采用下列的______(填“A”“B”或“C”)图所??安装器材。;(3)某实验小组为验证向心力公式，将铝球放在挡板B处，钢球放在挡板C处，传动皮带均挂在左、右塔轮的上轮，摇动手柄，稳定后，右侧标尺露出1格，则左侧标尺应该露出______格。已知钢球质量是铝球质量的3倍。;[解析](1)探究向心力大小与物体质量的关系时，应控制物体做圆周运动的半径相同，物体做圆周运动的角速度相同，则在挡板A处放铝球。挡板C处放钢球，传动皮带挂左塔轮的中轮，应挂右塔轮中轮。

(2)探究向心力大小与角速度的关系时，应控制物体的质量相同，物体做圆周运动的半径相同，故应采用下列的C图所示安装器材。

(3)根据向心力表达式可得

?

又rB＝2rC，m钢＝3m铝，ω左＝3ω右

联立可得F左∶F右＝6∶1

稳定后，右侧标尺露出1格，则左侧标尺应该露出6格。;2;?考向实验器材、实验方案的改进

如图甲所示是一个研究向心力与哪些因素有关的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Fn－v图像、Fn－v2图像、Fn－v3图像。

;(1)数据表格和图乙中的三个图像是在用实验探究向心力Fn和圆柱体线速度大小v的关系时，保持圆柱体质量不变、半径r＝0.1m的条件下得到的。研究图像后，可得出向心力Fn和圆柱体线速度大小v的关系式为______________________。

(2)为了研究Fn与r的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持________________不变。

;【跟踪训练】

某兴趣小组的同学们用电动机、拉力传感器、电子计数器等设计了一个用圆锥摆验证向心力表达式的实验，如图所示。在支架上固定一个电动机，电动机转轴上固定一拉力传感器，传感器正下方用细线连接一个小球，在装置侧面安装一高度可以调节的电子计数器。本实验中除图中给出的实验器材外没有其他的器材，已知当地重力加速度大小为g。

;①用刻度尺量出细线的长度L；②闭合电源开关，稳定后，小球在水平面内做匀速圆周运动，记录此时拉力传感器的示数为F；

③稳定后，调节计数器前端的位置与球心在同一高度处，当小球第一次离计数器最近的P点时计数器开始计数，并记录为1次，记录小球n次到达P点的时间t，用刻度尺测量出此时电子计数器前端与细线顶端的竖直距离h；

④切断电源，整理器材。;请回答下列问题：

(1)本实验中还需要测量的物理量是________