考點一　實驗原理與操作

有疑問請留言，有問必答！

麻煩大家 點贊、關注、評論，這樣我的權限更大，就可以發更多更好的文章

1.實驗目的

(1)定性分析向心力大小的影響因素。

(2)學會使用向心力演示器。

(3)探究向心力與質量、角速度、半徑的定量關系。

2.實驗原理

(1)保持兩個小球的質量m和角速度ω相同：

将兩球分别放置于長槽和短槽中進行實驗，比較向心力F與____________之間的關系。

(2)保持兩個小球的質量m和運動半徑r相同：

用皮帶連接半徑不同的變速塔輪進行實驗，比較向心力F與________之間的關系。

(3)保持運動半徑r和角速度ω相同：

用質量m不同的鋼球和鋁球進行實驗，比較向心力的大小與________的關系。

3.實驗器材

向心力演示器

4.實驗步驟

(1)把質量相同的小球放在長槽和短槽上，使它們的轉動半徑相同，調整塔輪上的皮帶，使兩個小球的角速度不一樣，探究向心力的大小與________的關系。

(2)保持兩個小球質量不變，增大長槽上小球的轉動半徑，調整塔輪上的皮帶，使兩個小球的角速度相同，探究向心力的大小與________的關系。

(3)換成質量不同的球，分别使兩球的轉動半徑相同，調整塔輪上皮帶，使兩球的角速度也相同，探究向心力與________的關系。

(4)重複幾次以上實驗。

5.注意事項

(1)實驗前要做好橫臂支架的安全檢查，螺釘是否有松動。

(2)标尺格數比應選擇最小格數進行，使學生容易看清格數比。如：F1∶F2＝1∶4，可以選擇2格和8格，但最好使用1格和4格。

(3)轉動轉台時，應先讓一個套筒的标尺達到預定的整數格，然後觀察另一個套筒的标尺。

(4)實驗時，轉速應從慢到快。

【典例分析】　如圖所示是探究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間關系的實驗裝置圖，轉動手柄1，可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5随之勻速轉動。

皮帶分别套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽内的小球6、7分别以不同的角速度做勻速圓周運動。小球做圓周運動的向心力由橫臂8的擋闆對小球的壓力提供，球對擋闆的反作用力，通過橫臂8的杠杆作用使彈簧測力套筒9下降，從而露出标尺10，标尺10上露出的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值。那麼：

(1)現将兩小球分别放在兩邊的槽内，為了探究小球受到的向心力大小和角速度的關系，下列說法中正确的是________。

A.在小球運動半徑相等的情況下，用質量相同的小球做實驗

B.在小球運動半徑相等的情況下，用質量不同的小球做實驗

C.在小球運動半徑不相等的情況下，用質量不同的小球做實驗

D.在小球運動半徑不相等的情況下，用質量相同的小球做實驗

(2)在該實驗中應用了______________(選填“理想實驗法”“控制變量法”或“等效替代法”)來探究向心力的大小與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系。

(3)當用兩個質量相等的小球做實驗，且左邊小球的軌道半徑為右邊小球的軌道半徑的2倍時，轉動時發現右邊标尺上露出的紅白相間的等分格數為左邊的2倍，那麼，左邊塔輪與右邊塔輪之間的角速度之比為__________。

[針對訓練]

用如圖所示的裝置做“探究小球做圓周運動所需向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系”實驗。

(1)在探究向心力的大小F與半徑r的關系時，要保持不變的是________(填選項前的字母)。

A.ω和r B.ω和m

C.m和r D.m和F

(2)通過本實驗可以得到的正确結果是________(填選項前的字母)。

A.在質量和半徑一定的情況下，向心力的大小與角速度成正比

B.在質量和半徑一定的情況下，向心力的大小與角速度成反比

C.在質量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成反比

D.在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質量成正比

考點二　數據處理及誤差分析

1.數據處理

(1)m、r一定

(2)m、ω一定

(3)r、ω一定

(4)分别作出F向－ω2、F向－r、F向－m的圖像。

2.誤差分析

(1)實驗原理不完善造成系統誤差。小球所受的向心力應該由彈簧的彈力、重力、槽的支持力的合力來提供。

(2)測量、操作不夠準确造成偶然誤差。實際操作過程中很難保證小球做勻速圓周運動。

【典例分析】　如圖所示，在驗證向心力公式的實驗中，質量相同的鋼球①②分别放在轉盤A、B上，它們到所在轉盤軸的距離之比為2∶1，a、b分别是與A盤、B盤同軸的輪，a、b輪半徑之比為1∶2，用皮帶連接a、b兩輪轉動時，鋼球①②所受向心力之比為(　　)

A.8∶1 B.4∶1

C.2∶1 D.1∶2

[針對訓練]

(2021·浙江高一期末)如圖甲所示是某同學探究做圓周運動的物體所受向心力大小與物體的質量、軌道半徑及線速度關系的實驗裝置，圓柱體放置在水平光滑圓盤上做勻速圓周運動。力傳感器測量向心力Fn，速度傳感器測量圓柱體的線速度v，該同學通過保持圓柱體質量和運動半徑不變，來探究向心力Fn與線速度v的關系：

改變線速度v，多次測量，該同學測出了五組Fn、v數據，如下表所示：

該同學對數據分析後，在圖乙坐标紙上描出了五個點。

(1)作出Fn－v2圖線。

(2)若圓柱體運動半徑r＝0.2 m，由作出的Fn－v2圖線可得圓柱體的質量m＝________ kg(結果保留2位有效數字)。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!