202X屆高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課6探究影響向心力大小的因素課件新人教版

1、實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)課6 6探究影響向心力大小的因素探究影響向心力大小的因素-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.探究小物體的線速度相同時(shí),向心力與半徑的關(guān)系。2.探究小物體的角速度相同時(shí),向心力與半徑的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理手感覺(jué)到的拉力大小近似等于物體所受向心力的大小。三、實(shí)驗(yàn)器材輕繩、小物體、停表。-3-四、實(shí)驗(yàn)操作(1)輕繩一端拴一個(gè)小物體,輕繩上距離小物體重心40 cm的地方打一個(gè)繩結(jié)A,距離小物體重心80 cm的地方打一個(gè)繩結(jié)B,如圖甲所示。 (2)手握繩結(jié)A,如圖乙所示,使小物體在水平方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),每秒運(yùn)動(dòng)1周,體會(huì)此時(shí)輕繩拉力的大小。(3)改為手握繩結(jié)B,仍使小物體在水平方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),每秒運(yùn)動(dòng)1

2、周,體會(huì)此時(shí)輕繩拉力的大小。(4)又改為手握繩結(jié)A,使小物體在水平方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),每秒運(yùn)動(dòng)2周,體會(huì)此時(shí)輕繩拉力的大小。-4-五、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析1.步驟(3)中感覺(jué)到的輕繩拉力比步驟(2)中感覺(jué)到的輕繩的拉力大。2.步驟(4)中感覺(jué)到的輕繩拉力比步驟(3)中的大。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論當(dāng)角速度相同時(shí),向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑有關(guān),轉(zhuǎn)動(dòng)半徑越大,所需的向心力越大。當(dāng)線速度相同時(shí),向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑有關(guān),轉(zhuǎn)動(dòng)半徑越小,所需的向心力越大。-5-考向1考向2考向3實(shí)驗(yàn)原理與操作實(shí)驗(yàn)原理與操作例1小明和小亮兩個(gè)同學(xué)合作做體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)來(lái)粗略地驗(yàn)證向心力公式Fn=m2r。他們的做法如下:在繩子的一端拴一個(gè)小沙袋,繩子上離小

3、沙袋重心不同距離的地方各打一個(gè)繩結(jié)A、B,如圖甲所示。小明同學(xué)看手表,小亮同學(xué)按下列步驟操作:-6-考向1考向2考向3操作一:手握住繩結(jié)A,使沙袋和繩子近似在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)如圖乙所示,每秒運(yùn)動(dòng)1周,體會(huì)繩子拉力的大小。操作二:手仍然握繩結(jié)A,使它們還是做勻速圓周運(yùn)動(dòng),但是每秒運(yùn)動(dòng)2周,體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大小。操作三:改為手握繩結(jié)B,仍然每秒運(yùn)動(dòng)2周,體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大小。根據(jù)以上操作步驟填空:(1)兩個(gè)同學(xué)采用了哪種科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法?。 (2)操作一與操作二兩個(gè)過(guò)程中,小亮同學(xué)會(huì)感到操作(選填“一”或“二”)向心力比較大。 (3)操作二與操作三(選填“半徑”或“角速度”)相同,小亮同學(xué)會(huì)

4、感到操作(選填“二”或“三”)向心力比較大。 -7-考向1考向2考向3解析 (1)由題可知,操作一與操作二比較,半徑不變,角速度發(fā)生變化;操作二與操作三比較,角速度不變,半徑發(fā)生變化,所以兩個(gè)同學(xué)采用了控制變量法。(2)操作一和操作二,都是每秒轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,則角速度相等,根據(jù)F=m2r知,半徑大時(shí)所需的向心力大,則拉力大,操作二感到向心力較大。(3)操作三和操作二比較,操作二1 s內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為2r,操作三1 s內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為22 =2r,可知線速度相同,根據(jù)F= 知,半徑小時(shí)向心力大,則操作三感到向心力較大。答案 (1)控制變量法(2)二(3)角速度三-8-考向1考向2考向3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分

5、析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2某同學(xué)用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式Fn=mr2,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。細(xì)線下懸掛一個(gè)鋼球,上端固定在鐵架臺(tái)上,將畫著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平桌面上,使鋼球靜止時(shí)正好位于圓心處,與白紙接觸但無(wú)擠壓。用手帶動(dòng)鋼球,設(shè)法使它沿紙面上某個(gè)圓做圓周運(yùn)動(dòng)。測(cè)得鋼球質(zhì)量m=0.100 kg,轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周半徑為3.30 cm,細(xì)線懸點(diǎn)與白紙上圓心的距離d=1.10 m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8 m/s2。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)-9-考向1考向2考向3(1)圖中細(xì)線與豎直方向的夾角比較小,可認(rèn)為tan sin ,其中sin =;依據(jù)受力分析,鋼球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合外力F1=

6、N。 (2)用停表測(cè)得圓錐擺運(yùn)動(dòng)30圈的總時(shí)間為t=62.5 s,則該圓周運(yùn)動(dòng)周期T= s,再利用向心力的表達(dá)式Fn=mr2可以得到鋼球運(yùn)動(dòng)的向心力F2= N。 (3)在誤差允許的范圍內(nèi),可認(rèn)為F1(選填“=”“”或“”)F2,證明向心力的表達(dá)式是正確的。 -10-考向1考向2考向3答案 (1)3.0010-22.9410-2(2)2.083.0010-2(3)=-11-考向1考向2考向3實(shí)驗(yàn)探究拓展實(shí)驗(yàn)探究拓展例3(2018福建廈門二模)探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,可使塔輪、長(zhǎng)槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。塔輪自上而下有三層,每層左右半徑比分別是1 1、2 1和3 1。左右塔輪通過(guò)皮帶連接,并可通過(guò)改變皮帶所處的層來(lái)改變左右塔輪的角速度之比。實(shí)驗(yàn)時(shí),將兩個(gè)小球分別放在短槽C處和長(zhǎng)槽的A(或B)處,A、C到塔輪中心的距離相等。兩個(gè)小球隨塔輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng),向心力大小可由塔輪中心標(biāo)尺露出的等分格的格數(shù)讀出。-12-考向1考向2考向3(1)在該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了來(lái)探究向心力的