2024实验探究向心力的大小-2022-2023学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第二册）（含答案）.pdf

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专题6.5实验：探究向心力的大小

【人教版】

【题型1实验原理、思想】

【题型2实验器材、操作】

【题型3器材、原理的创新】

【题型1实验原理、思想】

【例1】在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中。

(1)如图所示，A、B都为质量相同的钢球，图中所示是在研究向心力的大小F与________的

关系。

A.质量mB.角速度ωC.半径r

(2)如图所示，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4，

由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为________。

A.1∶4B.4∶1

C.1∶2D.2∶1

答案(1)B(2)D

解析(1)变速轮塔半径不同，两轮转动的角速度不同，两球的角速度不同，A、B两球的质

量相等、转动半径相同；则图中所示是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系。故B项

正确，A、C两项错误。

(2)A、B两球的质量相等、转动半径相同，两个小球所受向心力的比值为1∶4，据F＝mrω2

可得，两球转动的角速度之比为1∶2。变速轮塔用皮带连接，轮塔边缘上点的线速度大小

v

相等，据r＝可得，与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为2∶1。故D项正确，A、

ω

B、C三项错误。

【变式1-1】在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图所示，悬点刚好与一个竖直

的刻度尺零刻度线对齐。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于

圆心。用手带动钢球，设法使它刚好沿纸上某个半径为的圆周运动，钢球的质量为，重

力加速度为。

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(1)=

用秒表记录运动圈的总时间为，那么小球做圆周运动中需要的向心力表达式为

(2)ℎ

______。通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的高度为，那么小球做圆周运动中外力

提供的向心力表达式为=______。

22

4

【答案】2ℎ

22

【解析】解：(1)根据向心力公式：=，而=，=

22

4

解得：=2；(2)受力分析如图，

由几何关系可