2024届高考物理复习讲义：实验十一 长度的测量及其测量工具的选用.pdfVIP

实验六探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

原理装置图操作步骤

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同，

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。

控制变量法

3.换成质量不同的小球，使两个小球的

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，探究向心力

的大小与质量的关系。

数据处理和结论

1.分别作出F－ω－r、F－m的图像，分析向心力与角速度、半径、质量之

2、F

nnn

间的关系。

2.实验结论

考点一教材原型实验

例1(2022·广东深圳模拟)探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之

间关系的实验装置如图1所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速

转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀

速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的

弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等

分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆

周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1。

图1

(1)在这个实验中，利用了____________(选填“理想实验法”“等效替代法”或

“控制变量法”)来探究向心力的大小与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关

系。

(2)探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量________(选填

“相同”或“不同”)的小球，分别放在挡板C与________(选填“挡板A”或

“挡板B”)处，同时选择半径________(选填“相同”或“不同”)的两个塔轮。

(3)当用两个质量相等的小球做实验，调整长槽中小球的轨道半径是短槽中小球

半径的2倍，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1∶2，

则左、右两边塔轮的半径之比为________。

答案(1)控制变量法(2)相同挡板B相同(3)2∶1

解析(1)本实验中要分别探究向心力大小与质量m、角速度ω、半径r之间的关

系，所以需要用到控制变量法。

(2)探究向心力大小与圆周运动半径的关系时，需要控制小球的质量和运动角速

度相同，所以应选择两个质量相同的小球，小球应分别放在挡板C处和B处，

同时选择半径相同的两个塔轮。

(3)根据F＝mω2R，由题意可知Fωω

＝2F，R＝2R，可得∶＝1∶2，由

右左