资源描述：
《2020版高考物理人教版山东一轮复习课件：实验6 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系共30张PPT.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验6探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-2-一、实验目的探究向心力与物体的质量、转动的角速度、转动的半径之间的定量关系。二、实验设计采用控制变量法探究(1)使两物体的质量、转动的半径相同,探究向心力的大小跟转动的角速度的定量关系;(2)使两物体的质量、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟转动的半径的定量关系;(3)使两物体的转动半径、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟物体质量的定量关系。-3-三、实验器材向心力演示仪,见下图。当转动手柄1时,变速轮2和3就随之转动,放在长滑槽4和短滑槽5中的球A和B都随之做圆周运动。球由于惯性而滚到横臂的两个短臂
2、挡板6处,短臂挡板就推压球,向球提供了做圆周运动所需的向心力。由于杠杆作用,短臂向外时,长臂就压缩塔轮转轴上的测力部分的弹簧,使测力部分套管7上方露出标尺8的格数,便显示出了两球所需向心力之比。-4-四、实验与收集证据(1)安装并调试向心力演示仪:在滑槽静止时,旋动两测力部分标尺的调零螺母,使两套管的上沿都与标尺顶端对齐。(2)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。-5-表一:m1=m2,r1=r2。-6-(3)把两
3、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:m1=m2,ω1=ω2。-7-(4)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:r1=r2,ω1=ω2。-8-分析与论证: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,跟角速度的二次方成正比。-9-五、探究总结1.通过探究发现,向心力跟角速度的二次方成正比。2.认识了向心力演示仪
4、的巧妙之处,在于利用两个塔轮半径的不同获得两个塔轮角速度之比,从而克服了直接测量角速度的困难。3.进一步体会了一种重要的研究方法:控制变量法。4.向心力演示仪提供了两个圆周运动,通过两运动的对比,来探究向心力跟三个因素之间的关系。这里还隐含着一种重要的研究方法——对比实验法。六、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,应力求加速缓慢速度均匀。4.皮带跟塔轮之间要拉紧。-10-命题点一命题点二器材使用及原理理解典例1用如图所示的装置来探究小
5、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。两个变速轮塔通过皮带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动,槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力,钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。-11-命题点一命题点二(1)在研究向心力的大小F与质量m关系时,要保持相同。A.ω和rB.ω和mC.m和rD.m和F(2)如果两个钢球质量和半径相等,则是在研究向心力的大小F与的关系。A.质量mB
6、.半径rC.角速度ω-12-命题点一命题点二答案(1)A(2)C解析在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法。(1)因F=mω2r,根据控制变量法的原理可知,在研究向心力的大小F与质量m关系时,要保持其他的物理量不变,其中包括角速度ω与半径r,即保持角速度与半径相同。故选A。(2)图中所示两球的质量相同,转动的半径相同,根据F=mω2r,则研究的是向心力与角速度的关系。故选C。-13-命题点一命题点二本实验采用控制变量法,即要研究一个量与另外一个量的关系,需要控制其他量不变
7、。知道靠皮带传动,变速轮塔的线速度大小相等。-14-命题点一命题点二创新实验典例2(2019·黑龙江哈尔滨第三中学第一次调研)为了探究“物体做匀速圆周运动时,向心力与哪些因素有关”,某同学进行了如下实验:-15-命题点一命题点二如图甲所示,绳子的一端拴一个小沙袋,绳上离小沙袋L处打一个绳结A,2L处打另一个绳结B。请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示,做了四次体验性操作。操作1:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。操作2:手握绳结B,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。操作3:
8、手握绳结A,使沙袋在水平平面内做匀速圆周运动,每秒运动2周。体验此
