2025年高考物理复习讲义第四章实验六　探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系（含解析）.pdf

实验六探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系

●注意事项

1．实验前应将横臂紧固，螺钉旋紧，以防球和其他部件飞出造成事故．

2．实验时，不宜使标尺露出格数太多，以免由于球沿滑槽外移引起过大的误差．

3．摇动手柄时，应力求转速缓慢均匀增加．

4．皮带跟塔轮之间要拉紧．

考点教材原型实验

典例(2024·北京海淀中关村中学高三模拟)在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之间的关系的实验中：

n

(1)在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，要保持________相同．

n

A．ω和rB．ω和m

C．m和rD．m和F

(2)甲同学在进行如图甲所示的实验，他是在研究向心力的大小F与________的关系．可

n

以得到的正确结果是_______________________________________________

________________________________________________________________.

(3)乙同学把两小球都换为钢球，且质量相等，如图乙所示，实验中观察到标尺上红白

相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4.由圆周运动知识可以判断与皮带连

接的变速塔轮相对应的半径之比为________．

变式(2024·福建厦门质量检测)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．

(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________(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为________．

A．1∶2B．1∶4

C．2∶1D．4∶1

考点实验的创新与改进

由力传感器替代向心力演示器，探究影响向心

实验器材的

力大小的因素，使实验数据获取更便捷，数据

创新

处理和分析更准确

数据处理的采用控制变量法，利用力传感器、速度传感器

2

创新记录数据，根据F­v图像分析数据

1．[实验原理创新]如图所示，小型可调速电动机带动固定于同一竖直轴上的圆盘B和

半径为R的圆盘A，圆盘A的边缘可根据需要通过细线悬挂不同的小球．某物理兴趣小组

利用该装置探究匀速圆周运动物体的向心力F与角速度ω、半径r、质量m的关系．

(1)(多选)在探究向心力F与半径r的关系时，应保持________不变．

A．向心力FB．半径r

C．角速度ωD．质量m

(2)在探究向心力F与角速度ω的关系时，圆盘A边缘固定的细