教科版高中物理必修第二册 2.2.2 究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系课件 学案

第2课时　探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系 实验必备·自主学习———突出基础性　素养夯基 一、实验目的 探究向心力与物体的质量、角速度、半径之间的定量关系． [注意事项] (1)实验前应将横臂紧固，螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出造成事故． (2)实验时，不宜使标尺露出格数太多，以免由于球沿滑槽外移引起过大的误差． (3)皮带跟轮塔之间要拉紧． 二、设计实验，进行验证 1．实验仪器 2．实验设计 采用控制变量法探究 (1)控制小球质量和半径不变，探究向心力大小与转动角速度的定量关系． (2)控制小球质量和角速度不变，探究向心力大小与转动半径的定量关系． (3)控制小球半径和角速度不变，探究向心力大小与小球质量的定量关系． 3．实验步骤 匀速转动手柄，可以使轮塔、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． (1)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上，使它们的转动半径相同．调整轮塔上的皮带，使两个小球的角速度不一样．探究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．调整轮塔上的皮带，使两个小球的角速度相同．探究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．调整轮塔上的皮带，使两个小球的角速度也相同．探究向心力的大小与质量的关系． (4)重复几次以上实验． 4．数据处理 (1)m、r一定 序号 1 2 3 4 5 6 F向 ω ω2 (2)m、ω一定 序号 1 2 3 4 5 6 F向 r (3)r、ω一定 序号 1 2 3 4 5 6 F向 m (4)分别作出F向 ω2、F向 r、F向 m的图像． (5)实验结论： ①在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比． ②在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比． ③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． 关键能力·合作探究———突出综合性　素养形成 探究点一　教材原型实验 典例示范 例1 用如图所示的装置可以“探究做匀速圆周运动的物体向心力的大小与哪些因素有关”． 匀速转动手柄1，可以使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动．左右轮塔通过皮带连接，可通过改变皮带所处的层来改变左右轮塔的角速度之比，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供．球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒7下降，从而露出标尺8.根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值． (1)本实验采用的科学研究方法是_____(填字母代号)． A．控制变量法　　B．累积法　　C．微元法 (2)把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们的转动半径相同，将轮塔上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，可以探究_____(填字母代号)． A．向心力的大小与质量的关系 B．向心力的大小与半径的关系 C．向心力的大小与角速度的关系 素养训练1　如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置．转动手柄，可使两侧变速轮塔以及长槽和短槽随之匀速转动．皮带分别套在左右两轮塔上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的弹力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺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)下列实验的实验方法与本实验相同的是_____．(填写正确选项前的字母) A．验证力的平行四边形定则 B ... ...