实验6　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系.pptx

第四章;夯实双基;基础梳理;2.实验原理

本实验探究了向心力与多个物理量之间的关系，因而

采用了______________的实验方法．

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的(指向圆周运动圆心)弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力．而该弹力大小可以通过________上刻度读出，该读数显示了向心力大小．;3.实验器材

向心力演示器及质量不等的小球．

4.实验步骤

(1)分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同，即圆周运动半径相等．将皮带放置适当位置使两转盘转动角速度不相等，转动转盘观察立柱上显示的向心力大小，分析向心力与圆周运动角速度大小的关系．

(2)分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的长槽和短槽两个小槽中，将皮带放置适当位置使两转盘转动角速度相等、小球到转轴(即圆心)距离不同．转动转盘，观察立柱上显示的向心力大小，分析向心力与圆周运动半径大小的关系．;(3)分别将两个质量不相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同，将皮带放置适当位置使两转盘转动角速度相等．转动转盘，观察立柱上显示的向心力大小，分析向心力与小球质量大小的关系．

(4)重复几次以上实验，记录下相应数据．

5.数据处理

分别作出____________、Fn-r、Fn-m的图像，分析向心力与角速度、半径、质量之间的关系，并得出结论．

6.使用向心力演示器时应注意

摇动手柄时应缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数．达到预定格数时，即保持转速均匀恒定．;素养发展;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???球在挡板A、B、C处做圆周

运动的轨迹半径之比为1∶2∶1.

;解析：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．;解析：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，半径不同，分别放在挡板C和挡板B处，同时选择半径相同的两个塔轮．;解析：据F＝mω2R，由题意可知F右＝2F左，R左＝2R右

可得ω左∶ω右＝1∶2

由v＝ωr可得r左轮∶r右轮＝2∶1

左、右两边塔轮的半径之比是2∶1.;探究向心力与质量、半径、角速度关系的实验装置如图甲所示．金属块放置在转台凹槽中，电动机带动转台做圆周运动，可通过改变电动机的电压来控制转台的角速度．光电计时器可以采集转台转动时间信息．已知金属块被约束在转台的径向凹槽中，只能沿半径方向移动，且可以忽略与凹槽之间的摩擦力．;

;(2)上述实验中，该同学多次改变角速度后，记录了一组角速度ω与对应的向心力F的数据，见下表．请根据表中数据在图乙给出的坐标纸中作出F与ω2的关系图像．由图像可知，当金属块质量和转动半径一定时，F与ω2成________(填“线性”或“非线性”)关系．;解析：根据描点法在坐标纸中作出F-ω2的关系图像如图所示．由图像可知，F与ω2成线性关系．

;(3)为了探究向心力与半径、质量的关系，还需要用到的实验器材：________、________.;如图甲所示是某同学验证“做圆周运动的物体所受向心力大小与线速度关系”的实验装置．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方靠近A处．在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，小钢球的质量为m，重力加速度为g.实验步骤如下：

;(1)将小球竖直悬挂，测出悬点到钢球球心之间的距离，得到钢球运动的半径为R；用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为_________cm；将钢球拉至某一位置释放，测得遮光条的挡光时间为0.010s，小钢球在A点的速度大小v＝_________m/s.(结果保留三位有效数字)

;(3)改变小球释放的位置，重复实验，比较发现F总是略大于F′，分析表明这是系统造成的误差，该系统误差的可能原因是_____.

A．小钢球的质量偏大 B．小钢球初速不为零

C．总是存在空气阻力 D．速度的测量值偏大;(4)为了消除该系统误差，可以__________________________________________

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