(山东专用)2021高考物理一轮复习实验6探究影响向心力大小的因素课件.ppt

1、曲线运动万有引力与航天曲线运动万有引力与航天第第 四四 章章实验实验6探究影响向心力大小的因素探究影响向心力大小的因素0101主干回顾强化根基注意事项注意事项1定性感知实验中，轻小物体受到的重力与拉力相比可忽略定性感知实验中，轻小物体受到的重力与拉力相比可忽略2使用向心力演示仪时应注意：使用向心力演示仪时应注意：(1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故(2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数达到预定格摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数达到预定格数时，即保持转速均匀恒定数时，即保持转速均

2、匀恒定3小球释放小球释放(1)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下(2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平拋运动的轨迹由坐标纸的左上小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平拋运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜角一直到达右下角为宜4坐标原点：坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点投影点5初速度的计算：初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度较远的一些点来计算初速度0202核心考点探究突破考点一教材原型实验考点一教

3、材原型实验题型题型1影响向心力大小的因素的定性分析影响向心力大小的因素的定性分析例例1如图所示，同学们分小组探究影响如图所示，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向心力大小的因素同学们用细绳系一纸杯(杯杯中有中有30 mL的水的水)在空中甩动，使杯在水平面内做在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动，来感受向心力圆周运动，来感受向心力(1)则下列说法中正确的是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保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大C

4、保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变保持质量、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，绳离杯心如图甲，绳离杯心40 cm处打一结点处打一结点A,80 cm处打一结点处打一结点B，学习小组中一位，学习小组中一位同学手表记时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：同学手表记时，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，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小操作二：手握绳结操作二：手握绳结

5、B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小，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，使杯在水平方向每秒运动二周，体会向心力的大小操作四：手握绳结操作四：手握绳结A，再向杯中添加，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小周，体会向心力的大小则：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则：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；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

6、；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：操作四与一相比较：_相同，向心力大小与相同，向心力大小与_有关；有关；物理学中此种实验方法叫物理学中此种实验方法叫_法法小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说：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？你认为该同学的说法是否正确，为什么？_.解析解析(

7、1)由题意，根据向心力公式，由题意，根据向心力公式，F向向m2r，由牛顿第二定律，则有，由牛顿第二定律，则有T拉拉m2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，据公式可知，绳对手的拉力正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，据公式可知，绳对手的拉力将变大，故将变大，故C错误，错误，D正确正确(2)根据向心力公式根据向心力公式F向向m2r，由牛顿第二定律，则有，由牛顿第二定律，则有T拉拉m2r；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

8、径大小有关；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：角速度、半径相同，向心力大小与质量有关；操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与质量有关；物理学中此种实验方法叫控制变量法物理学中此种实验方法叫控制变量法该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是水杯，细线的该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是水杯，细线的拉力提供水杯做圆周运动的向心力指向圆心细线对手的拉力与拉力提供水杯做圆周

9、运动的向心力指向圆心细线对手的拉力与“向心力向心力”大小相大小相等，方向相反，背离圆心等，方向相反，背离圆心答案答案(1)B、D(2)线速度线速度(角速度角速度)、半径质量控制变量说法不、半径质量控制变量说法不对，该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是水杯，细线的对，该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是水杯，细线的拉力提供水杯做圆周运动的向心力指向圆心细线对手的拉力与向心力大小相等，拉力提供水杯做圆周运动的向心力指向圆心细线对手的拉力与向心力大小相等，方向相反，背离圆心方向相反，背离圆心题型题型2影响向心力大小因素的定量分析影响向心力大小因素的定量分析例例

10、2如图所示是探究向心力的大小如图所示是探究向心力的大小F与质量与质量m、角速度角速度和半径和半径r之间的关系的实验装置图，转动手柄之间的关系的实验装置图，转动手柄1，可使变速轮塔，可使变速轮塔2和和3以及长槽以及长槽4和短槽和短槽5随之匀速转随之匀速转动皮带分别套在轮塔动皮带分别套在轮塔2和和3上的不同圆盘上，可使两个上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运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动小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的

11、杠杆作的杠杆作用使弹簧测力套筒用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺下降，从而露出标尺10，标尺，标尺10上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：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，下列说法中正确的是的关系，下列说法中正确的是_.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在小球运动半径相等的情况下，用质

12、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)在该实验中应用了在该实验中应用了_(选填选填“理想实验法理想实验法”“”“控制变量法控制变量法”或或“等效等效替代法替代法”)来探究向心力的大小与质量来探究向心力的大小与质量m、角速度、角速度和半径和半径r之间的关系之间的关系(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倍倍时，转动时

13、发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的时，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，左边倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为_.解析解析(1)根据根据Fmr2，知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需，知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变，所以控制小球的质量和半径不变，所以A选项是正确的，选项是正确的，B、C、D错误错误(2)由前面分析可以知道该实验采用的是控制变量法由前面分析可以知道该实验采用的是控制变量法(3)线速度相等，则角速度与半径成反比，故可以知道左边轮塔与右边轮塔之间线速

14、度相等，则角速度与半径成反比，故可以知道左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为的角速度之比为12.答案答案(1)A(2)控制变量法控制变量法(3)1 2考点二实验拓展与创新考点二实验拓展与创新例例3如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，做匀速圆周运动的圆柱体放置在水平光滑圆半径及线速度关系的实验装置，做匀速圆周运动的圆柱体放置在水平光滑圆盘上，力传感器测量向心力盘上，力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不

15、变，来探究向心力过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度与线速度v的关系：的关系：(1)该同学采用的实验方法为该同学采用的实验方法为_.A等效替代法等效替代法B控制变量法控制变量法C理想化模型法理想化模型法 D比值法比值法(2)改变线速度改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如表所示：数据，如表所示：v/(ms1)1.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.507.90该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点作出作出F v2图线；图线；若圆柱体运动半径若圆柱体运动半径

16、r0.2 m，由作出的，由作出的F v2图线可得圆柱体的质量图线可得圆柱体的质量m_kg(保留两位有效数字保留两位有效数字)答案答案(1)B(2)见解析图见解析图0.18例例4某兴趣小组用如图甲所示的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产生圆周运响因素实验时用手拨动旋臂产生圆周运动，力传感器和光电门固定在实验器上，动，力传感器和光电门固定在实验器上，测量角速度和向心力测量角速度和向心力(1)电脑通过光电门测量挡光杆通过电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间，并由挡光杆的宽度光电门的时间，并由挡光杆的宽度d、挡

17、、挡光杆通过光电门的时间光杆通过光电门的时间t、挡光杆做圆周、挡光杆做圆周运动的半径运动的半径r，自动计算出砝码做圆周运，自动计算出砝码做圆周运动的角速度，则其计算角速度的表达式为动的角速度，则其计算角速度的表达式为_.(2)图乙中取两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图图乙中取两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线，由图可知曲线对应的砝码质量线，由图可知曲线对应的砝码质量_(选填选填“大于大于”或或“小于小于”)曲线曲线对应的砝码质量对应的砝码质量(2)图中抛物线说明：向心力图中抛物线说明：向心力F和和2成正比；若保持角速度和半径都不变，则质成正比；若保持角速度和半径都不变，则质点做圆周运动的向心加速度不变，由牛顿第二定律点做圆周运动的向心加速度不变，由牛顿第二定律Fma可以知道，质量大的物体可以知道，质量大的物体需要的向心力大，所以曲线需要的向心力大，所以曲线对应的砝码质量小于曲线对应的砝码质量小于曲线对应的砝码质量然后再对应的砝码质量然后再结合图象中的数据判断是否满足：在半径相同的情况下，结合图象中的数据判断是否满足：在半径相同的情况下，Fm2.