第四章 实验六　探究向心力大小的表达式（课件 学案 练习，共3份）2026届高中物理一轮复习

实验六　探究向心力大小的表达式 1.用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。匀速转动手柄，可以使变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂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套筒下降，从而露出标尺。 （1）为了探究向心力大小与小球质量的关系，可以采用　　　　　　　　（选填“等效替代法”“控制变量法”或“理想模型法”）。 （2）根据标尺上露出的等分标记，可以粗略计算出两个球做圆周运动所需的向心力大小之比；为研究向心力大小跟转速的关系，应比较表中的第1组和第　　　　组数据。 组数 小球的质量m/g 转动半径r/cm 转速n/（r·s－1） 1 14.0 15.00 1 2 28.0 15.00 1 3 14.0 15.00 2 4 14.0 30.00 1 （3）本实验中产生误差的原因有　　　　　　　　　　　　　。（写出一条即可） 2.为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，小明按图甲所示的装置进行实验，物块放在平台卡槽内，平台绕轴转动，物块做匀速圆周运动，平台转速可以控制，光电计时器可以记录转动快慢。 （1）为了探究向心力与角速度的关系，需要控制　　　　　　保持不变，小明由计时器测转动的周期T，计算ω2的表达式是　　　　　 。 （2）小明按上述实验将测算得的结果用作图法来处理数据，如图乙所示，纵轴F为力传感器读数，横轴为ω2，图线不过坐标原点的原因是　　　　　　　　　　　，用电子天平测得物块质量为1.50 kg，直尺测得半径为50.00 cm，则图线斜率大小为　　　　kg·m（结果保留2位有效数字）。 3.（2025·广西南宁期末）甲、乙两同学分别用如图所示的实验装置来验证向心力公式。匀质小球由轻绳a和b分别系在固定在轻质木架上A点和C点的力传感器1、2上。小球上装有遮光片，当木架绕轴BC匀速转动时，小球在水平面内做匀速圆周运动，绳a在竖直方向、绳b在水平方向。测得小球中心到转轴的距离为L，小球和遮光片的质量为m，忽略空气阻力。 （1）实验时，随着装置匀速转动的角速度增大，力传感器1的示数会　　　　　　　（选填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”）。 （2）甲同学实验时，保持装置匀速转动，测得遮光片从第一次遮光到第N1次遮光经历的总时间为t1，则小球做圆周运动的周期T1＝　　　　；力传感器2的示数为F1，如果表达式　　　　　（用F1、L、m、N1、t1、π表示）成立，则向心力公式得到验证。 （3）乙同学实验时，测得遮光片的宽度为d，保持装置匀速转动，测得遮光片N2次遮光的总时间为t2，则小球做圆周运动的线速度v2＝　　　　　　　； 力传感器2的示数为F2，如果表达式　　　　　（用F2、L、m、N2、t2、d表示）成立，则向心力公式得到验证。 4.某同学用图甲所示的实验装置探究物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系。用一根细线系住钢球，另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上，钢球静止于A点，将光电门固定在A的正下方。钢球底部竖直地粘住一片宽度为x的遮光条。 （1）用天平测出钢球质量，用刻度尺测出摆线长度，用游标卡尺测出钢球直径，示数如图乙所示，钢球直径d＝　　　　mm。 （2）将钢球拉至不同位置由静止释放，读出钢球经过A点时力传感器的读数F及光电门的遮光时间t，算出钢球速度的平方值，具体数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 F/N 0.124 0.143 0.162 0.181 0.200 v2/（m2·s－2） 2.0 4.0 5.8 8.0 10.1 请在图丙所示的坐标纸中，画出F-v2的关系图像。 （3）由图像可知，钢球的重力为　　　　N。 （4）若图像的斜率为k，钢球质量为m，重力加速度为g，则F与v2的关系式为　　　　　　　（用所给物理量的符号表示）。 （5）某同学通过进一步学习知道了向心力的公 ... ...