2022届新高考物理人教版一轮复习学案：实验六 探究影响向心力大小的因素 WORD版含解析.docx

1、实验六探究影响向心力大小的因素实验溯本求源向心力大小与哪些因素有关的定性感知(1)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实验(2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变物体的角速度进行实验(3)换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作注意事项1定性感知实验中，轻小物体受到的重力与拉力相比可忽略2使用向心力演示仪时应注意：(1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故(2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数达到预定格数时，即保持转速均匀恒定.实验热点探究热点一教材原型实验题型1定性分析影响向心力大小的因

2、素例1 如图所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动，来感受向心力(1)下列说法中正确的是_A保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变B保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大C保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变D保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大(2)如图甲，绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B，学习小组中一位同学手表记时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：操作一：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小操作二：手握绳结B，使

3、杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小操作三：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动二周，体会向心力的大小操作四：手握绳结A，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小. 则：操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；操作四与一相比较：_相同，向心力大小与_有关；物理学中此种实验方法叫_法小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说：“感觉手腕发酸，感觉力的方向不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样”你认为该同学的说法是否正确，为什

4、么？_.题型2影响向心力大小因素的定量分析例2 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系的实验装置图，转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值那么：(1)现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是_A在小球运动半径相等的

5、情况下，用质量相同的小球做实验B在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验C在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验D在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验(2)在该实验中应用了_(选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”)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(3)当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为_练1用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关(1)本实验采用的科学方法是

6、_A控制变量法B累积法C微元法 D放大法(2)图示情景正在探究的是_A向心力的大小与半径的关系B向心力的大小与线速度大小的关系C向心力的大小与角速度大小的关系D向心力的大小与物体质量的关系(3)通过本实验可以得到的结果是_A在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比B在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比C在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比D在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比热点二实验拓展创新例3 在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图甲所示，悬点刚好与一个竖直的刻度尺零刻度线对齐将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢

7、球静止时刚好位于圆心用手带动钢球，设法使它刚好沿纸上某个半径r做圆周运动，钢球的质量为m，重力加速度为g.(1)用秒表记录运动n圈的总时间为t，那么小球做圆周运动中需要的向心力表达式为Fn_.(2)通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的高度为h，那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为Fn_.(3)改变小球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示t2n2h的关系图像，可以达到粗略验证向心力表达式的目的，该图线的斜率表达式为_练2如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，做匀速圆周运动的圆柱体放置在水平光滑圆盘上，力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆

8、柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系：(1)该同学采用的实验方法为_A等效替代法B控制变量法C理想化模型法 D比值法(2)改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如表所示：v/(ms1)1.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.507.90该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点作出F v2图线；若圆柱体运动半径r0.2 m，由作出的F v2图线可得圆柱体的质量m_ kg(保留两位有效数字)实验六探究影响向心力大小的因素实验热点探究例1解析：(1)由题意，根据向心力公式，F向m2r，由牛顿第二定律，则有T

9、拉m2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，据公式可知，绳对手的拉力将变大，故C错误，D正确(2)根据向心力公式F向m2r，由牛顿第二定律，则有T拉m2r；操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与质量有关；物理学中此种实验方法叫控制变量法该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是水杯，细线的拉力提供水杯做圆周运动的向心力指向圆心细线对手的拉力与“向心力”大小相等

10、，方向相反，背离圆心答案：(1)BD(2)线速度(角速度)、半径质量控制变量说法不对，该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是水杯，细线的拉力提供水杯做圆周运动的向心力指向圆心细线对手的拉力与“向心力”大小相等，方向相反，背离圆心例2解析：(1)根据Fmr2，知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变，所以A选项是正确的，B、C、D错误(2)由前面分析可以知道该实验采用的是控制变量法(3)线速度相等，则角速度与半径成反比，故可以知道左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为1:2.答案：(1)A(2)控制变量法(3)1：2练1解析：(1)在这两个装置中，控

11、制半径、角速度不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，故采用控制变量法，A正确(2)控制半径、角速度不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，所以D选项是正确的(3)通过控制变量法，得到的结果为在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，所以C选项是正确的答案：(1)A(2)D(3)C例3解析：(1)根据向心力公式：Fnm，而v，T得：Fnmr.(2)如图由几何关系可得：Fnmgtan mg.(3)由上面分析得：mgmr，整理得：h故斜率表达式为：k.答案：(1)mr(2)mg(3)k练2解析：(1)实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法是控制变量法，所以B选项是正确的(2)作出F v2图线，如图所示根据Fmv2r知，图线的斜率kmr，则有：mr7.99，代入数据计算得出：m0.18 kg.答案：(1)B(2)见解析图0.18