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《2020_2021学年新教材高中物理第六章圆周运动2.2实验：探究向心力大小的表达式课件新人教版必修2202103192109.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、第2课时 实验:探究向心力大小的表达式实验必备·自主学习一、实验目的1.定性分析向心力大小的影响因素。2.学会使用向心力演示器。3.探究向心力与质量、角速度、半径的定量关系。二、实验器材向心力演示器三、实验原理与设计1.实验的基本思想:控制变量法。(1)变量的控制要求:物体的质量、角速度、转动半径对向心力均有影响。要研究一个因变量与三个自变量的关系,应先控制其中的两个自变量不变,先研究向心力与第三个自变量之间的关系。(2)设计思路:①若讨论向心力与物体质量的关系,应控制_______、_________不变。②若讨论向心力与角速度的关系,应控制_________、_________不变
2、。③若讨论向心力与半径的关系,应控制_________、_______不变。角速度转动半径物体质量转动半径物体质量角速度2.实验原理:(1)保持两个小球的质量m和角速度ω相同:将两球分别放置于长槽和短槽中进行实验,比较向心力F与运动半径r之间的关系。(2)保持两个小球的质量m和运动半径r相同:用皮带连接半径不同的变速塔轮进行实验,比较向心力F与角速度ω之间的关系。(3)保持运动半径r和角速度ω相同:用质量m不同的钢球和铝球进行实验,比较向心力的大小与质量m的关系。四、实验设计——各个物理量的测量和调整方法1.向心力的测量:由塔轮中心标尺露出的等分格的读数读出。2.质量的测量:用天平直接
3、测量。质量的调整:选用不同的钢球和铝球。3.轨道半径的测量:根据长、短槽上的刻度读出小球到转轴的距离。轨道半径的调整:改变小球放置在长、短槽上的位置。4.角速度的测量:通过测量变速塔轮的直径确定角速度的比值。角速度的调整:改变皮带所连接的变速塔轮。【实验步骤】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。实验过程·探究学习(1)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,
4、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)换成质量不同的小球,分别使两小球的转动半径相同。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。【思考·讨论】(1)在实验中,有哪些方法可以判定两个物理量是否成正比?提示:①图像法:观察两个物理量在坐标系中是否成一条过原点的倾斜的直线。②比值法:两个量的比值是否一定。(2)实验中判断两个物理量的正比关系时,是否
5、需要测出各个物理量的具体数值?提示:不需要,只需得到对应量的比值。【数据收集与分析】1.列Fn、r数据收集表:把小球在不同半径时测出的向心力填在表中:2.列Fn、m数据收集表:把使用不同质量的小球时测出的向心力填在表中:3.列Fn、ω数据收集表:把小球在不同角速度时测出的向心力填在表中:4.Fn为纵坐标,r、m和ω2为横坐标,根据数据作出图像,用曲线拟合测量点,找出规律。5.实验结论:Fn∝rFn∝ω2Fn∝m【注意事项】1.实验前要做好横臂支架的安全检查,螺钉是否有松动。2.标尺格数比应选择最小格数进行,使学生容易看清格数比。如:F1∶F2=1∶4,可以选择2格和8格,但最好使用1格
6、和4格。3.转动转台时,应先让一个套筒的标尺达到预定的整数格,然后观察另一个套筒的标尺。4.实验时,转速应从慢到快。类型一 教材原型实验角度1影响向心力大小因素的定性分析【典例1】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: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。实验研析·创新学习操作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
7、大小。操作3:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动2周,体验此时绳子拉力的大小。操作4:手握绳结A,增大沙袋的质量到原来的2倍,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。(1)操作2与操作1中,体验到绳子拉力较大的是________;(2)操作3与操作1中,体验到绳子拉力较大的是________;(3)操作4与操作1中,体验到绳子拉力较大的是________;(4)总结以上四次体验性操作,可知物体做匀
