人教版高中物理必修第二册第六章2第2课时实验：探究向心力大小的表达式课件（38页ppt）+学案

(课件网) 第2课时　实验：探究向心力大小的表达式 第六章　圆周运动 2．向心力 [实验目标]　1．探究向心力大小与质量、半径、角速度的关系。2．学会用控制变量法探究物理规律。 必备知识·自主预习储备 探究重构·关键能力达成 类型一　实验原理与操作 【典例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_____。 A．控制变量法　　 B．累积法 C．微元法 D．放大法 (2)图示情境正在探究的是_____。 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 A D (3)通过本实验可以得到的结论是_____。 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 C [解析]　(1)探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，要采用控制变量法探究。故正确选项为A。 (2)实验中，两小球的种类不同，故是保持两小球的转动半径、转动的角速度相同，探究向心力的大小跟物体质量的定量关系。故正确选项为D。 (3)两小球的转动半径、转动的角速度相同，探究向心力的大小跟物体质量成正比。故正确选项为C。 类型二　数据处理和误差分析 【典例2】　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图，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在塔轮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，下列说法正确的是_____。 A．在小球运动半径相等的情况下，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ω和半径r之间的关系。 A 控制变量法 (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，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为_____，左边塔轮与右边塔轮的半径之比为_____。 1∶2 2∶1 [解析]　(1)本实验探究小球受到的向心力大小和角速度、小球运动半径和小球质量之间的关系，需采用控制变量法，当探究小球受到的向心力大小和角速度的关系时，需保持小球运动半径和小球质量不变，即在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验。故选A。 (2)由(1)分析可知，在该实验中应用了控制变量法。 类型三　创新实验设计 【典例3】　某兴趣小组用如图甲所示的装置与传感器结合，探究向心力大小的影响因素。实验时用手拨动旋臂使其做圆周运动，力传感器和光电门固定在实验器材上，测量角速度和向心力。 (1)电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间，并由挡光杆的宽度d、挡光杆通过光电门的时间Δt、挡光杆做圆周运动的半径r，自动计算出砝码做圆周运动的角速度，则计算其角速度的表达式为____ ... ...