4.7 实验六 探究向心力的表达式 课件 高考物理一轮复习备考.pptx

第4章

实验六探究向心力大小的表达式;知识回顾;知识回顾;知识回顾;知识回顾;【2024海南】水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体，如图（a）所示，图（b）为俯视图，测得圆盘直径D=42.02cm，圆柱体质量m=30.0g，圆盘绕过盘心O1的竖直轴匀速转动，转动时小圆柱体相对圆盘静止。

为了研究小圆柱体做匀速圆周运动时所需要的向心力情况，某同学设计了如下实验步骤：

(1)用秒表测圆盘转动10周所用的时间t=62.8s，则圆盘转动的角速度

ω=rad/s（π取3.14）;【2024海南】水平圆盘上紧贴边缘放置一密度均匀的小圆柱体，如图（a）所示，图（b）为俯视图，测得圆盘直径D=42.02cm，圆柱体质量m=30.0g，圆盘绕过盘心O1的竖直轴匀速转动，转动时小圆柱体相对圆盘静止。

(2)用游标卡尺测量小圆柱体不同位置的直径，某次测量的示数如图（c）所示，该读数d=mm，多次测量后，得到平均值恰好与d相等。

(3)写出小圆柱体所需向心力表达式F=（用D、m、ω、d表示），其大小为N（保留2位有效数字）;【2023浙江1月】“探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示。

①采用的实验方法是（）;

A.控制变量法

B.等效法

C.模拟法

②在小球质量和转动半径相同的情况下,逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的

之比(填“线速度大小”“角速度平方”或“周期平方”);在加速转动手柄过程中,左右标尺露出红白相间等分标记的比值（填“不变”“变大”或“变小”)。;【例1】如图是向心力演示仪的示意图，长槽4、短槽5和左右塔轮2和3分别固定在一起。匀速转动手柄1，通过皮带带动左、右两个变速塔轮2和3随之匀速转动，放在长槽和短槽内小球将在水平面内做匀速圆周运动。图中横臂6对小球的弹力提供小球做圆周运动的向心力，同时由于横臂的弹力也使测力套筒7下降，从而露出标尺，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向???力的大小(标尺最多可以露出7格)。已知小球放在A1和B两个位置时，转动半径相同，放在A1和A2两个位置时，转动半径之比为1∶2，通过调节皮带的位置，可以给左、右两个塔轮提供三个挡位：即转速比分别是1∶1、1∶2和1∶3。

(1)应使用____________(选填“等效替代法”“控制变量法”或“类比法”)来探究影响向心力大小的因素。;【例1】(2)在探究向心力与质量的关系时，选用转速比为1∶1的挡位，两个不同质量的小球分别放在挡板B和挡板________(选填“A1”或“A2”)处。

(3)在探究向心力与角速度的关系时，在选取转速比为1∶3的挡位时，由于标尺露出的格数有限，无法观察到1∶9的格数比。根据(2)问中探究得到的向心力与质量成正比的结果，可以选用质量比为3∶1的小球，这样当观察到标尺露出红白相间的等分格数之比为________时，就可以说明向心力与角速度的平方成正比。;【例2】如图甲所示，利用向心力演示器探究做圆周运动的小球，当质量、半径一定时，所需向心力大小F与角速度ω之间关系。

(1)如图乙所示，若传动皮带套在塔轮第二层，左、右塔轮半径R1、R2之比为2∶1，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为________。

(2)图中标尺上黑白相间的等分格显示如图丙，则A、C两处钢球所受向心力的大小之比约为________。

(3)由此实验，得到的结论是_____________________________。;【例3】物理创新实验研究小组用步进电机、圆盘、小物块、手机等制作了圆周运动综合探究平台，探究圆周运动中向心力、向心加速度等各个物理量之间的关系。

(1)手机内部自带加速度传感器，可测量向心加速度大小与方向，规定x、y、z三个方向的正方向如图甲所示。某同学站在转台上将手水平伸直，以不同朝向拿着手机，以自己身体为轴旋转，某段时间内测得y轴方向加速度时间图像如图乙所示，x、z轴方向加速度为零，则该同学可以是________(填选项前的字母)。

A．将手机竖起，手机屏幕正对自己旋转

B.手机平放在手掌上，屏幕朝上，让底边对着自己旋转

C.手机平放在手掌上，屏幕朝上，让侧边对着自己旋转;【例3】(2)为了测加速度传感器在手机中位置，该同学如图丙所示将手机沿径向平放固定在圆盘上，底边正对圆盘转轴，让步进电机带动圆盘