【高考物理】九大力学实验：实验6_探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系（考点复习-练习）.pdf

实验六探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

====================近三年真题考查分布====================

年份试卷分值难度

2024海南卷12分★☆☆

2023无无无

2022无无无

====================实验讲解====================

1．实验目的

1

（）探究向心力与半径大小的关系。

2

（）探究向心力与角速度大小的关系。

3

（）探究向心力与质量大小的关系。

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，因而采用了控制变量法的实验方法。

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标尺上刻度读出，该读数显示了向

心力大小。

在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形：

1

（）在质量、半径一定的情况下，探究向心力大小与角速度的关系。

2

（）在角速度、质量一定的情况下，探究向心力大小与半径的关系。

3

（）在半径、角速度一定的情况下，探究向心力大小与质量的关系。

3．实验器材

向心力演示器及质量不等的小球。

4．实验步骤

试卷第1页，共7页

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

2

F-ωF-rF-m

分别作出、、的图像，分析向心力与角速度、半径、质量之间的关系，并得

nnn

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。

====================创新实验====================

====================典型考题====================

一、考点一：利用向心力演示仪探究

1Fm

．如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角

rABC

速度和半径之间的关系。长槽的、处和短槽的处分别到各自转轴中心距离之比为

1:2:11:12:1

，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、和

3:1，如图乙所示。

试卷第2页，共7页

(1)mr

本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量、角速度和半径之间的关系，下列实

验中采用的实验方法与本实验相同的是（）

A．探究两个互称角度的力的合成规律

B．探究平抛运动的特点

C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系

(2)