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课件网) 实验:探究影响向心力大小的因素 (实验课———基于经典科学探究) 第2课时 1 实验准备———原理、器材和装置 2 实验操作———过程、细节和反思 3 实验考法———基础、变通和创新 4 训练评价———巩固、迁移和发展 CONTENTS 目录 实验准备———原理、器材和装置 一、实验装置 二、实验原理 如图所示,匀速转动手柄,可使塔轮、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。挡板对小球的作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时,小球挤压挡板的力使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧,压缩量可从标尺上读出,该读数即显示了向心力的大小。 实验操作———过程、细节和反思 一、实验步骤 1.测量质量:分别用天平测量各小球的质量,并做标记。 2.调节两轮角速度:用皮带连接两半径相同的塔轮,以确保运动过程中角速度不变。 3.释放小球:将两质量不相等的小球分别放于长槽和短槽上,调整小球的位置,使两球的转动半径相同。 4.收集数据:转动手柄,观测向心力的大小和质量的关系。 5.改变转动半径:换成两质量相同的小球,分别放于长槽和短槽上,增大长槽上小球的转动半径。转动手柄,观察向心力的大小和半径的关系。 6.改变小球的角速度:将质量相同的两小球分别置于长槽和短槽上,确保两小球转动半径相同,改变皮带连接的两个塔轮,根据两个塔轮半径关系求解小球做圆周运动的角速度关系。 二、数据处理 1.列F、m数据收集表格 把不同质量的小球放在长槽和短槽内,确保小球的转动半径和角速度相同,把小球的向心力和质量填在表中。 实验序号 1 2 3 4 5 质量m 向心力F 2.作F m图像的方法 以F为纵坐标、m为横坐标,根据数据作F m图像,用曲线拟合测量点,找出规律,分析F与m的关系。 3.列F、r数据收集表格 把相同质量的小球分别放在长槽和短槽内,在相同角速度下,将不同转动半径下的向心力填在表中。 实验序号 1 2 3 4 5 转动半径r 向心力F 4.作F r图像的方法 以F为纵坐标、r为横坐标,根据数据作F r图像,用曲线拟合测量点,找出规律,分析F与r的关系。 5.列F、ω数据收集表格 把相同质量的小球分别放在长槽和短槽内,使两小球的转动半径相等,将不同角速度下的向心力填在表中。 实验序号 1 2 3 4 5 角速度ω 角速度的平方ω2 向心力F 6.作F ω2图像的方法 以F为纵坐标、ω2为横坐标,根据数据作F ω2图像,用曲线拟合测量点,找出规律,分析F与ω2的关系。 7.实验结论 (1)在转动半径和角速度相同时,向心力与质量成正比。 (2)在质量和角速度相同时,向心力与转动半径成正比。 (3)在转动半径和质量相同时,向心力与角速度的平方成正比。 三、误差分析 1.测量、操作带来的偶然误差 (1)质量测量误差。 (2)半径读数误差。 (3)向心力读数误差。 2.仪器本身带来的系统误差 (1)天平调零误差。 (2)向心力演示器的手柄转动误差(不能保证匀速转动)。 关键点反思 1.本实验中怎样保证小球做匀速圆周运动 提示:摇动手柄时应力求缓慢加速,注意观察其中一个塔轮标尺露出的等分格的格数,达到预定格数时,即保持手柄均匀转动,以此确保小球做匀速圆周运动。 2.本实验中为什么探究向心力与物体的质量m、半径r和角速度ω的关系,而不是探究向心力与物体的质量m、半径r和线速度v的关系 提示:角速度相对于线速度测量更方便。 3.为什么研究向心力F与角速度ω关系时,画的不是F ω图像,而是F ω2的图像 提示:F ω图像不是线性关系,而用F ω2的图像能转化为线性关系,更直观地反映出在其他物理量不变的情况下,F与ω2成正比。 实验考法———基础、变通和创新 考法(一) 实验基本操作 [例1] 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和运动半径r之间的关系的实验装置图,匀速转动手柄1,可使变速塔轮2和3以及长槽4和 ... ...
