2020届高考物理一轮复习实验课6探究影响向心力大小的因素课件新人教版.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,实验课,6,探究,影响向心力大小的因素,-,2,-,一、实验目的,1,.,探究小物体的线速度相同时,向心力与半径的关系。,2,.,探究小物体的角速度相同时,向心力与半径的关系。,二、实验原理,手感觉到的拉力大小近似等于物体所受向心力的大小。,三、实验器材,轻绳、小物体、停表。,-,3,-,四、实验操作,(1),轻绳一端拴一个小物体,轻绳上距离小物体重心,40,cm,的地方打一个绳结,A,距离小物体重心,80,cm,的地方打一个绳结,B,如图甲所示,。,(2),手握绳结,A,如图乙所示,使小物体在水平方向做匀速圆周运动,每秒运动,1,周,体会此时轻绳拉力的大小。,(3),改为手握绳结,B,仍使小物体在水平方向做匀速圆周运动,每秒运动,1,周,体会此时轻绳拉力的大小。,(4),又改为手握绳结,A,使小物体在水平方向做匀速圆周运动,每秒运动,2,周,体会此时轻绳拉力的大小。,-,4,-,五、实验现象分析,1,.,步骤,(3),中感觉到的轻绳拉力比步骤,(2),中感觉到的轻绳的拉力大。,2,.,步骤,(4),中感觉到的轻绳拉力比步骤,(3),中的大。,六、实验结论,当角速度相同时,向心力与转动的半径有关,转动半径越大,所需的向心力越大。,当线速度相同时,向心力与转动的半径有关,转动半径越小,所需的向心力越大5,-,考向,1,考向,2,考向,3,实验原理与操作,例,1,小明和小亮两个同学合作做体验性实验来粗略地验证向心力公式,F,n,=m,2,r,。他们的做法如下,:,在绳子的一端拴一个小沙袋,绳子上离小沙袋重心不同距离的地方各打一个绳结,A,、,B,如图甲所示。小明同学看手表,小亮同学按下列步骤操作,:,-,6,-,考向,1,考向,2,考向,3,操作一,:,手握住绳结,A,使沙袋和绳子近似在水平面内做匀速圆周运动如图乙所示,每秒运动,1,周,体会绳子拉力的大小。,操作二,:,手仍然握绳结,A,使它们还是做匀速圆周运动,但是每秒运动,2,周,体会此时绳子拉力的大小。,操作三,:,改为手握绳结,B,仍然每秒运动,2,周,体会此时绳子拉力的大小。,根据以上操作步骤填空,:,(1),两个同学采用了哪种科学实验方法,?,。,(2),操作一与操作二两个过程中,小亮同学会感到操作,(,选填,“,一,”,或,“,二,”),向心力比较大。,(3),操作二与操作三,(,选填,“,半径,”,或,“,角速度,”),相同,小亮同学会感到操作,(,选填,“,二,”,或,“,三,”),向心力比较大。,-,7,-,考向,1,考向,2,考向,3,解析,(1),由题可知,操作一与操作二比较,半径不变,角速度发生变化,;,操作二与操作三比较,角速度不变,半径发生变化,所以两个同学采用了控制变量法。,(2),操作一和操作二,都是每秒转动一圈,则角速度相等,根据,F=m,2,r,知,半径大时所需的向心力大,则拉力大,操作二感到向心力较大。,(3),操作三和操作二比较,操作二,1,s,内转过的弧长为,2,r,操作三,1,s,内转过的弧长为,2,2,=,2,r,可知线速度相同,根据,F,=,知,半径小时向心力大,则操作三感到向心力较大。,答案,(1),控制变量法,(2),二,(3),角速度,三,-,8,-,考向,1,考向,2,考向,3,实验数据处理与误差分析,例,2,某同学用圆锥摆粗略验证向心力的表达式,F,n,=mr,2,实验装置如图所示。细线下悬挂一个钢球,上端固定在铁架台上,将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使钢球静止时正好位于圆心处,与白纸接触但无挤压。用手带动钢球,设法使它沿纸面上某个圆做圆周运动。测得钢球质量,m=0.100,kg,转动的圆周半径为,3.30,cm,细线悬点与白纸上圆心的距离,d=1.10,m,当地重力加速度,g,取,9.8,m/s,2,。,(,计算结果保留三位有效数字,),-,9,-,考向,1,考向,2,考向,3,(1),图中细线与竖直方向的夹角,比较小,可认为,tan,sin,其中,sin,=,;,依据受力分析,钢球做匀速圆周运动时所受的合外力,F,1,=,N,。,(2),用停表测得圆锥摆运动,30,圈的总时间为,t=62.5,s,则该圆周运动周期,T=,s,再利用向心力的表达式,F,n,=mr,2,可以得到钢球运动的向心力,F,2,=,N,。,(3),在误差允许的范围内,可认为,F,1,(,选填,“=”“”,或,“”)F,2,证明向心力的表达式是正确的。,-,10,-,考向,1,考向,2,考向,3,答案,(1)3,.,00,10,-,2,2,.,94,10,-,2,(,2)2,.,08,3,.,00,10,-,2,(3),=,-,11,-,考向,1,考向,2,考向,3,实验探究拓展,例,3,(2018,福建厦门二模,),探究向心力的大小,F,与质量,m,、角速度,和半径,r,之间的关系的实验装置如图所示。转动手柄,可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮自上而下有三层,每层左右半径比分别是,1,1,、,2,1,和,3,1,。左右塔轮通过皮带连接,并可通过改变皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。实验时,将两个小球分别放在短槽,C,处和长槽的,A(,或,B),处,A,、,C,到塔轮中心的距离相等。两个小球随塔轮做匀速圆周运动,向心力大小可由塔轮中心标尺露出的等分格的格数读出。,-,12,-,考向,1,考向,2,考向,3,(1),在该实验中应用了,来探究向心力的大小与质量,m,、角速度,和半径,r,之间的关系。,A.,理想实验法,B.,控制变量法,C.,等效替代法,(2),用两个质量相等的小球放在,A,、,C,位置,匀速转动时,左边标尺露出1,格,右边标尺露出,4,格,则皮带连接的左右塔轮半径之比为,。,-,13,-,考向,1,考向,2,考向,3,解析,(1),要探究向心力的大小与质量,m,、角速度,和半径,r,之间的关系,需要采用控制变量法。,(2),设皮带连接的左右塔轮半径分别为,r,1,和,r,2,左右塔轮的角速度分别为,1,和,2,A,、,C,到塔轮中心的距离为,r,。,A,、,C,两个小球向心力大小分别为,F,1,和,F,2,。,根据题意知,F,1,F,2,=,1,4,根据,F=m,2,r,知,m,、,r,相等,则有,F,1,F,2,=,则得,1,2,=,1,2,左右塔轮边缘的线速度大小相等,由,v=,r,得,r,1,r,2,=,2,1,=,2,1,。,答案,(1)B,(2)2,1,