2025高中物理一轮复习学案 实验探究课6　探究向心力大小的关系式.pdfVIP

实验探究课6探究向心力大小的关系式

01强基础固本增分

[实验基本技能]

一、实验目的

1.学会使用向心力演示器。

2.探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。

二、实验原理

1.探究方法：控制变量法。

2.实验设计思路

(1)控制小球质量和运动半径不变，探究向心力大小与角速度的关

系。

(2)控制小球质量和角速度不变，探究向心力大小与运动半径的关

系。

(3)控制小球运动半径和角速度不变，探究向心力大小与质量的关

系。

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。这时，小球向外挤压挡板，挡板对小球的反作

用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时，小球压挡板的力使挡

板另一端压缩弹簧测力套筒里的弹簧，弹簧的压缩量可以从标尺上读

出，该读数显示了向心力大小。

三、实验器材

质量不同的小球若干，空心圆珠笔杆，细线(长约60cm)，向心力演

示器。

四、实验步骤

向心力演示器

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一样。注意向心力的大

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。注意向心力的大小与半径的关系。

3.换成质量不同的球，分别使两球的转动半径相同。调整塔轮上的皮

带，使两个小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。

4.重复几次以上实验。

[规律方法总结]

一、数据处理

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，使两个小球转动的角速度之比分别为1∶1、

1∶2和1∶3，分别读出两球所需的向心力大小，将结果填入表一。

表一：m＝m，r＝r

1212

2.把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上，使半径之比为2∶1；调

整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度相同，分别读出两球所需的向心

力大小，将结果填入表二。

表二：m＝m，ω＝ω

1212

3.把两个质量不同的小球放在长槽和短槽上，使两球的转动半径相

同，调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度相同，分别读出两球所需

的向心力大小，将结果填入表三。

表三：r＝r，ω＝ω

1212

2

4.分别作出F-ω、F-r、

向向

F-m的图像。

向

二、实验结论

物体做圆周运动需要的向心力跟物体的质量成正比，跟半径成正

比，跟角速度的平方成正比。

三、注意事项

1.将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故。

2.摇动手柄时应力求缓慢加速，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。

02研考点精准突破

考点一教材原型实验

1.(实验原理)(2023·浙江卷)“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(选填“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_______________(选填“不变”“变大”或“变小”)。

(1)本实验先控制