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第2课时探究向心力F的大小与质量m、
角速度ω和半径r之间的关系
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必备知识·自主学习
一、实验目的
探究向心力与物体的质量、角速度、半径之间的定量关系．
[注意事项]
(1)实验前应将横臂紧固，螺钉旋紧，以防小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)皮带跟轮塔之间要拉紧．
二、设计实验，进行验证
1．实验仪器
2．实验设计
采用控制变量法探究
(1)控制小球质量和半径不变，探究向心力大小与转动角速度的定量
关系．
(2)控制小球质量和角速度不变，探究向心力大小与转动半径的定量
关系．
(3)控制小球半径和角速度不变，探究向心力大小与小球质量的定量
关系．
3．实验步骤
匀速转动手柄，可以使轮塔、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．调整轮塔上的皮带，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．调整轮塔
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)换成质量不同的小球，分别使两小球的转动半径相同．调整轮塔
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
(1)m、r一定
序号123456
F向
ω
2
ω
(2)m、ω一定
序号123456
F向
r
(3)r、ω一定
序号123456
F向
m
2
(4)分别作出Fω、Fr、Fm的图像．
向向向
(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．
关键能力·合作探究
探究点一教材原型实验
典例示范
例1
用如图所示的装置可以“探究做匀速圆周运动的物体向心力的
大小与哪些因素有关”．
匀速转动手柄1，可以使变速轮
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