第24讲：实验6 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系2026年高考物理一轮复习精讲课件

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高中物理一轮复习系列课件第24讲 实验6：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系考点CONTENT基本原理创新设计基本原理考点一实验思路01.本实验探究向心力与多个物理量之间的关系，因而实验方法采用了　 　 　，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(指向圆周运动的圆心)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.控制变量法标尺实验思路02.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.质量、半径质量、角速度半径、角速度实验器材03.向心力演示器、小球.当转动手柄1时,变速塔轮2和3就随之转动,放在长滑槽4和短滑槽5中的球A和B都随之做圆周运动。球由于惯性而滚到横臂的两个短臂挡板6处,短臂挡板就推压球,给球提供了做圆周运动所需的向心力。由于杠杆作用,短臂向外时,长臂就压缩塔轮转轴上的测力部分的弹簧,使测力部分套管7上方露出标尺8的格数,便显示出了两球所需向心力之比。实验步骤04.1.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，记录不同半径的向心力大小(格数).相等相等实验步骤05.3.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).数据处理06.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.Fn－ω2实验结论:物体做圆周运动需要的向心力跟物体的质量成正比,跟半径成正比,跟角速度的二次方成正比。注意事项07.1.定性感知实验中，轻小物体受到的重力与拉力相比可忽略。2.使用向心力演示器时应注意：(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。(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。达到预定格数时，即保持转速均匀恒定。例题1用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动.横臂的挡板对球的压力提供了向心力，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，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值.实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：例题精选08.例题1【参考答案】B(1)在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相等，将皮带处于左、右塔轮的半径不等的层上.转动手柄，观察左右标尺的刻度，此时可研究向心力的大小与____的关系.A.质量m　　B.角速度ω　　C.半径r例题精选09.例题1(2)在(1)的实验中，某同学匀速转动手柄时，左边标尺露出4个格，右边标尺露出1个格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为______；其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则左、右两标尺的示数将______，两标尺示数的比值______(均选填“变大”“变小”或“不变”).1∶2变大不变例题精选10.解析由题意可知左、右两球做圆周运动所需的向心力之比为F左∶F右＝4∶1，则由F＝mrω2，可得　 ＝2，由v＝Rω可知，皮带连接的左、右塔轮半径之比为R左∶R右＝ω右∶ω左＝1∶2, 其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则角速度均增大，由F＝mrω2，可知左、右两标尺的示数将变大，但半径之比不变，例题精选11.（2023·浙江·高考真题）“探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示。①采用的实验方法是 A．控制变量法　　B．等效法　　C．模拟法②在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的 之比（选填“线速度大小”、“角速度平方”或“周期平方”）；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值 （选填“不变”、“变大”或“变小”）。【答案】 A 角速度平方 不变例题精选12.例题2例题解析13.解析 例题解析14.解析 创新设计考点二装置改进01.由力传感器替代向心力演示器，探究影响向心力大小的因素，使实验数据获取更便捷，数据处理和分析更准确。原理创新02. 例题精选03.例题3（2025·山东·模拟预测）某小组用如图甲所示的装置探究了小滑块做圆周运动时，向心力与质量、转动半径、角速度大小之间的关系。直杆水平固定在竖直转轴上，一端套有小滑块，另一端竖直固定一挡光条，在水平直杆上固定一力传感器，用轻绳将滑块与力传感器水平相连，竖直转轴由电动机带动匀速旋转。例题精选04.例题3 例题精选05.例题3 例题解析06.解析 例题解析07.解析 THANKS