第四章　第22课时　实验六：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系（课件 学案 练习，共3份）2026届高中物理（通用版）一轮复习

第22课时　实验六：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 目标要求　1.会用控制变量法探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。2.会用图像法处理数据。 考点一　实验技能储备 1.实验思路 本实验需要探究向心力与多个物理量之间的关系，因而实验采用　　　　　　，如图所示，匀速转动手柄，可以使塔轮、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，此时小球向外挤压挡板，挡板对小球有一个向内的(指向圆周运动圆心)的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过　　　　上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值。 在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形： (1)在　　　　　　一定的情况下，探究向心力大小与角速度的关系。 (2)在　　　　　　　　一定的情况下，探究向心力大小与半径的关系。 (3)在　　　　　　　　一定的情况下，探究向心力大小与质量的关系。 2.实验器材 向心力演示器、小球。 3.实验过程 (1)分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相同。将皮带放置在适当位置使两转盘转动，记录不同角速度下的向心力大小(格数)。 (2)分别将两个质量　　　　的小球放在实验仪器的长槽和短槽两个小槽中，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度　　　　、小球到转轴(即圆心)距离不同即圆周运动半径不等，记录不同半径下的向心力大小(格数)。 (3)分别将两个质量不相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相等，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等，记录不同质量下的向心力大小(格数)。 4.数据处理 分别作出　　　　、Fn－r、Fn－m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系，并得出结论。 5.注意事项 摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个标尺的格数。达到预定格数时，即保持转速恒定，观察并记录其余读数。 例1　(2024·浙江嘉兴市期末)“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图所示。小球放在挡板A、B或C处做圆周运动的轨道半径之比为1∶2∶1，小球与挡板挤压，弹簧测力套筒内的标尺可显示力的大小关系。 (1)本实验利用的物理方法为　　　　。 A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 (2)为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，现将一铁球放在C处，对另一小球，以下做法正确的是　　　　。 A.选用相同的铁球放在A处 B.选用相同的铁球放在B处 C.选用相同大小的铝球放在A处 D.选用相同大小的铝球放在B处 (3)通过本实验可以得到的结果有　　　　。 A.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 B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比 C.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 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 (4)当用两个质量相等的小球分别放在B、C处，匀速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，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为　　　　。 (5)用此装置做实验有较大的误差，误差产生的主要原因是　　　　。 A.匀速转动时的速度过大 B.读数时标尺露出的红白相间的等分格数不稳定 考点二　探索创新实验 创新角度 创新示例 实验方案及器材的创新 以拉力传感器、速度传感器、转速测量仪的使用使实验方案得以改进，有利于物理量的测量 实验目的的创新 以圆周运动的形式测量其他物理量 例2　(2024·广东惠州市调研)某同学利用图甲所示的DIS向心力实验器材来探究砝码做圆周运动所需向心力F与其质量m、转动半径r和转动线速度v之间的关系。实验时，砝码和挡光杆随旋臂一起做圆周运动，砝码所需的向心力可通过牵引杆由 ... ...