高考物理一轮总复习精品课件 第4章 抛体运动与圆周运动 课时规范练 第6讲 实验 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 (5).ppt

第6讲实验探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系123451.如图甲所示,向心力演示仪可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为2∶1∶1。变速塔轮自上而下有三种组合方式,左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1,如图乙所示。甲乙12345(1)本实验的目的是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,下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是。?A.用油膜法估测油酸分子的大小B.用单摆测量重力加速度的大小C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系(2)在某次实验中,把两个质量相等的钢球放在A、C位置,探究向心力的大小与半径的关系,则需要将传动皮带调至第(选填“一”“二”或“三”)层塔轮。?(3)在另一次实验中,把两个质量相等的钢球放在B、C位置,传动皮带位于第二层,转动手柄,则当塔轮匀速转动时,左右两标尺露出的格子数之比约为。?A.1∶2 B.1∶4 C.2∶1 D.4∶1C一B12345解析(1)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,采用的实验方法是控制变量法。用油膜法估测油酸分子的大小,采用的实验方法是通过测量宏观量来测量微观量,故A错误;用单摆测量重力加速度的大小,分别测量出摆长和周期,通过单摆周期公式计算得到重力加速度大小,不是采用控制变量法,故B错误;探究加速度与物体受力、物体质量的关系,采用的实验方法是控制变量法,故C正确。(2)在某次实验中,把两个质量相等的钢球放在A、C位置,探究向心力的大小与半径的关系,应使两球的角速度相同,则需要将传动皮带调至第一层塔轮。(3)在另一次实验中,把两个质量相等的钢球放在B、C位置,则两球做圆周运动的半径相等;传动皮带位于第二层,则两球做圆周运动的角速度之比为ω左∶ω右=R2∶2R2=1∶2,根据F=mω2r可知,当塔轮匀速转动时,左右两标尺露出的格子数之比约为123452.(2024广东深圳高三校考)为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系,某实验小组通过如图甲所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上,随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过一细绳连接滑块,用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片,宽度为d,光电门可以记录遮光片通过的时间,测得旋转半径为r。滑块随杆匀速圆周运动,每经过光电门一次,通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据。甲(1)为了探究向心力与角速度的关系,需要控制和保持不变,某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为Dt,则角速度ω=;?滑块质量旋转半径12345(2)以F为纵坐标,以为横坐标,可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示直线,图线不过坐标原点的原因是。?乙滑块受到摩擦力12345解析(1)根据控制变量法,为了探究向心力与角速度的关系,需要控制滑块质量和旋转半径不变。(2)图线不过坐标原点的原因是:滑块和水平杆之间有摩擦力,开始一段时间,摩擦力提供向心力,当摩擦力达到最大值后,才存在绳子拉力。123453.(2023广东广州模拟)某物理兴趣小组利用传感器进行“探究向心力大小F与半径r、角速度ω、质量m的关系”实验,实验装置如图甲所示,装置中水平光滑直杆能随竖直转轴一起转动,将滑块套在水平直杆上,用细线将滑块与固定的力传感器连接。当滑块随水平光滑直杆一起匀速转动时,细线的拉力提供滑块做圆周运动的向心力。拉力的大小可以通过力传感器测得,滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。甲12345(1)小组同学先让一个滑块做半径r为0.20m的圆周运动,得到图乙中②图线。然后保持滑块质量不变,再将运动的半径r分别调整为0.14m、0.16m、0.18m、0.22m,在同一坐标系中又分别得到图乙中⑤、④、③、①四条图线。(2)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的。?A.探究平抛运动的特点B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系C.探究两个互成角度的力的合成规律D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系乙BD12345(3)对②图线的数据进行处理,获得了F-x图像,如图丙所示,该图像是一条过原点的直线,则图像横坐标x代表的是。(用半径r、角速度ω、质量m表示)?丙ω2(或mω2等带ω2即可)12345解析(2)本实