高一 必修二 物理导学案 课题：6.2.2 实验：探究向心力大小的表达式 一、学习目标 1、体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 2、实验探究影响向心力大小的相关因素，知道向心力大小的表达式 二、设计实验，进行验证。 1、实验仪器： 2、实验原理：控制变量法。 3、实验设计： (1)定性感知实验设计思路:如图所示,细线穿在圆珠笔的杆中,一端拴住小物体,另一端用一只手牵住,另一只手抓住圆珠笔杆并用力转动,使小物体做圆周运动,可近似地认为作用在小物体上的细线的拉力提供了圆周运动所需的_____,而细线的拉力可用牵住细线的手的感觉来判断。 (2)定量分析实验设计思路： ①控制小球质量和半径不变,探究向心加速度与_____的关系。 ②控制小球质量和角速度不变,探究向心加速度与_____的关系。 ③控制小球半径和角速度不变,探究向心加速度与_____的关系。 4、实验步骤： 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。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套筒里的弹簧，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。调整塔轮上的皮带，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。调整塔轮上的皮带，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。调整塔轮上的皮带，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。 5、数据处理 (1)m、r一定 (2)m、ω一定 (3)r、ω一定 (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。 典例1、影响向心力大小的因素的定性分析 如图所示,同学们分小组探究影响向心力大小的因素。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动,使杯在水平面内做圆周运动,来感受向心力。 (1)则下列说法中正确的是_____。? A.保持质量、绳长不变,增大转速,绳对手的拉力将不变 B.保持质量、绳长不变,增大转速,绳对手的拉力将增大 C.保持质量、角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将不变 D.保持质量、角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将增大 (2)如图甲,绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B,学习小组中一位同学用手表记时,另一位同学操作,其余同学记录实验数据: 操作一:手握绳结A,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。 操作二:手握绳结B,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。 操作三:手握绳结A,使杯在水平方向每秒运动二周,体会向心力的大小。 操作四:手握绳结A,再向杯中添加30 mL的水,使杯在水平方向每秒运动一周,体会向心力的大小。 则:①操作二与一相比较:质量、角速度相同,向心力的大小与转动半径大小有关; 操作三与一相比较:质量、半径相同,向心力的大小与角速度的大小有关; 操作四与一相比较:_____相同,向心力大小与_____有关; ? ②物理学中此种实验方法叫_____法。? ③小组总结阶段,在空中甩动纸杯,使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说:“感觉手腕发酸,感觉力的方向不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力,跟书上说的不一样”你认为该同学的说法是否正确,为什么? _____。? 答案:(1)B、D (2)①角速度(线速度)、半径 质量 ②控制变量 ③说法不对,该同学受力分析的对象是自己的手,我们 ... ...
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