高考物理复习：实验探究向心力大小与半径角速度质量的关系共张PPTPPT课件
露出标尺,标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力
的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
10
命题点一
命题点二
(1)在研究向心力的大小F与质量m关系时,要保持
相同。
A.ω和r
B.ω和m
C.m和r
D.m和F
(2)如果两个钢球质量和半径相等,则是在研究向心力的大小F与
的关系。
A.质量m
B.半径r
创新实验
典例2(2019·黑龙江哈尔滨第三中学第一次调研)为了探究“物体
做匀速圆周运动时,向心力与哪些因素有关”,某同学进行了如下实
验:
14
命题点一
命题点二
如图甲所示,绳子的一端拴一个小沙袋,绳上离小沙袋L处打一个
绳结A,2L处打另一个绳结B。请一位同学帮助用秒表计时。如图
乙所示,做了四次体验性操作。
比,跟角速度的二次方成正比。
8
五、探究总结
1.通过探究发现,向心力跟角速度的二次方成正比。
2.认识了向心力演示仪的巧妙之处,在于利用两个塔轮半径的不同
获得两个塔轮角速度之比,从而克服了直接测量角速度的困难。
3.进一步体会了一种重要的研究方法:控制变量法。
4.向心力演示仪提供了两个圆周运动,通过两运动的对比,来探究向
的向心力大小,将结果填入表二。
表二:m1=m2,ω1=ω2。
r1
r2
F1/格
F2/格
F1
F2
6
(4)把两个质量不同的小球放在长槽和短槽上,使两球的转动半径
相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球
所需的向心力大小,将结果填入表三。
表三:r1=r2,ω1=ω2。
m1
F1
F1/格
F2/格
器材使用及原理理解
典例1用如图所示的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。两个变速轮塔通过皮
带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速Байду номын сангаас塔匀速转动,槽内的
钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力,钢
球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而
心力跟三个因素之间的关系。这里还隐含着一种重要的研究方法—
—对比实验法。
六、注意事项
1.实验前应将横臂紧固,螺钉旋紧,以防球和其他部件飞出造成事故。
2.实验时,不宜使标尺露出格数太多,以免由于球沿滑槽外移引起过
大的误差。
3.摇动手柄时,应力求加速缓慢速度均匀。
9
4.皮带跟塔轮之间要拉紧。
命题点一
命题点二
m2
F2
7
分析与论证:
1
1
(1)分析表一中 和 两列的值,发现 F 跟 ω 的二次方成正比。
2
2
1
1
(2)分析表二中 和 两列的值,发现 F 跟 r 成正比。
2
2
1
1
(3)分析表一中 和 两列的值,发现 F 跟 m 成正比。
2
2
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
操作1:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1
周。体验此时绳子拉力的大小。
操作2:手握绳结B,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1
周。体验此时绳子拉力的大小。
操作3:手握绳结A,使沙袋在水平平面内做匀速圆周运动,每秒运
动2周。体验此时绳子拉力的大小。
操作4:手握绳结A,增大沙袋的质量到原来的2倍,使沙袋在水平面
实验6 探究向心力大小与半径、
角速度、质量的关系
一、实验目的
探究向心力与物体的质量、转动的角速度、转动的半径之间的
定量关系。
二、实验设计
采用控制变量法探究
(1)使两物体的质量、转动的半径相同,探究向心力的大小跟转动
的角速度的定量关系;
(2)使两物体的质量、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟转
动的半径的定量关系;
径r,即保持角速度与半径相同。故选A。
(2)图中所示两球的质量相同,转动的半径相同,根据F=mω2r,则研究
的是向心力与角速度的关系。故选C。
12
命题点一
命题点二
本实验采用控制变量法,即要研究一个量与另外一个量的关系,需
要控制其他量不变。知道靠皮带传动,变速轮塔的线速度大小相等。
13
命题点一
命题点二
A.半径
B.质量
C.周期
D.线速度的方向
(5)实验中,人体验到的绳子的拉力是否是沙袋做圆周运动的向心
力
(选填“是”或“不是”)。
16
命题点一
命题点二
答案 (1)操作2 (2)操作3 (3)操作4 (4)ABC (5)不是
解析 (1)根据F=mω2r知,操作2与操作1相比,操作2的半径大,小球质
相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球转动的角速度之比分别为1∶1、
1∶2和1∶3,分别读出两球所需的向心力大小,将结果填入表一。
4
表一:m1=m2,r1=r2。
实验次数
ω1
ω2
F1/格
F2/格
F1
F2
1
2
3
5
(3)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使半径之比为2∶1;
调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球所需
C.角速度ω
11
命题点一
命题点二
答案 (1)A (2)C
解析 在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关
系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为
控制变量法。
(1)因F=mω2r,根据控制变量法的原理可知,在研究向心力的大小F
与质量m关系时,要保持其他的物理量不变,其中包括角速度ω与半
(3)使两物体的转动半径、转动的角速度相同,探究向心力的大小
跟物体质量的定量关系。
2
三、实验器材
向心力演示仪,见下图。
当转动手柄1时,变速轮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,向球提供了做圆周运动所需的向心
内做匀速圆周运动,每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
15
命题点一
命题点二
(1)操作2与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(2)操作3与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(3)操作4与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(4)(多选)总结以上四次体验性操作,可知物体做匀速圆周运动时,
向心力大小与
有关。
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
3
球所需向心力之比。
四、实验与收集证据
(1)安装并调试向心力演示仪:在滑槽静止时,旋动两测力部分标
尺的调零螺母,使两套管的上沿都与标尺顶端对齐。
(2)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
的比值。如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
10
命题点一
命题点二
(1)在研究向心力的大小F与质量m关系时,要保持
相同。
A.ω和r
B.ω和m
C.m和r
D.m和F
(2)如果两个钢球质量和半径相等,则是在研究向心力的大小F与
的关系。
A.质量m
B.半径r
创新实验
典例2(2019·黑龙江哈尔滨第三中学第一次调研)为了探究“物体
做匀速圆周运动时,向心力与哪些因素有关”,某同学进行了如下实
验:
14
命题点一
命题点二
如图甲所示,绳子的一端拴一个小沙袋,绳上离小沙袋L处打一个
绳结A,2L处打另一个绳结B。请一位同学帮助用秒表计时。如图
乙所示,做了四次体验性操作。
比,跟角速度的二次方成正比。
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五、探究总结
1.通过探究发现,向心力跟角速度的二次方成正比。
2.认识了向心力演示仪的巧妙之处,在于利用两个塔轮半径的不同
获得两个塔轮角速度之比,从而克服了直接测量角速度的困难。
3.进一步体会了一种重要的研究方法:控制变量法。
4.向心力演示仪提供了两个圆周运动,通过两运动的对比,来探究向
的向心力大小,将结果填入表二。
表二:m1=m2,ω1=ω2。
r1
r2
F1/格
F2/格
F1
F2
6
(4)把两个质量不同的小球放在长槽和短槽上,使两球的转动半径
相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球
所需的向心力大小,将结果填入表三。
表三:r1=r2,ω1=ω2。
m1
F1
F1/格
F2/格
器材使用及原理理解
典例1用如图所示的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。两个变速轮塔通过皮
带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速Байду номын сангаас塔匀速转动,槽内的
钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力,钢
球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而
心力跟三个因素之间的关系。这里还隐含着一种重要的研究方法—
—对比实验法。
六、注意事项
1.实验前应将横臂紧固,螺钉旋紧,以防球和其他部件飞出造成事故。
2.实验时,不宜使标尺露出格数太多,以免由于球沿滑槽外移引起过
大的误差。
3.摇动手柄时,应力求加速缓慢速度均匀。
9
4.皮带跟塔轮之间要拉紧。
命题点一
命题点二
m2
F2
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分析与论证:
1
1
(1)分析表一中 和 两列的值,发现 F 跟 ω 的二次方成正比。
2
2
1
1
(2)分析表二中 和 两列的值,发现 F 跟 r 成正比。
2
2
1
1
(3)分析表一中 和 两列的值,发现 F 跟 m 成正比。
2
2
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
操作1:手握绳结A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1
周。体验此时绳子拉力的大小。
操作2:手握绳结B,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒运动1
周。体验此时绳子拉力的大小。
操作3:手握绳结A,使沙袋在水平平面内做匀速圆周运动,每秒运
动2周。体验此时绳子拉力的大小。
操作4:手握绳结A,增大沙袋的质量到原来的2倍,使沙袋在水平面
实验6 探究向心力大小与半径、
角速度、质量的关系
一、实验目的
探究向心力与物体的质量、转动的角速度、转动的半径之间的
定量关系。
二、实验设计
采用控制变量法探究
(1)使两物体的质量、转动的半径相同,探究向心力的大小跟转动
的角速度的定量关系;
(2)使两物体的质量、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟转
动的半径的定量关系;
径r,即保持角速度与半径相同。故选A。
(2)图中所示两球的质量相同,转动的半径相同,根据F=mω2r,则研究
的是向心力与角速度的关系。故选C。
12
命题点一
命题点二
本实验采用控制变量法,即要研究一个量与另外一个量的关系,需
要控制其他量不变。知道靠皮带传动,变速轮塔的线速度大小相等。
13
命题点一
命题点二
A.半径
B.质量
C.周期
D.线速度的方向
(5)实验中,人体验到的绳子的拉力是否是沙袋做圆周运动的向心
力
(选填“是”或“不是”)。
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命题点一
命题点二
答案 (1)操作2 (2)操作3 (3)操作4 (4)ABC (5)不是
解析 (1)根据F=mω2r知,操作2与操作1相比,操作2的半径大,小球质
相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球转动的角速度之比分别为1∶1、
1∶2和1∶3,分别读出两球所需的向心力大小,将结果填入表一。
4
表一:m1=m2,r1=r2。
实验次数
ω1
ω2
F1/格
F2/格
F1
F2
1
2
3
5
(3)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使半径之比为2∶1;
调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球所需
C.角速度ω
11
命题点一
命题点二
答案 (1)A (2)C
解析 在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关
系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为
控制变量法。
(1)因F=mω2r,根据控制变量法的原理可知,在研究向心力的大小F
与质量m关系时,要保持其他的物理量不变,其中包括角速度ω与半
(3)使两物体的转动半径、转动的角速度相同,探究向心力的大小
跟物体质量的定量关系。
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三、实验器材
向心力演示仪,见下图。
当转动手柄1时,变速轮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,向球提供了做圆周运动所需的向心
内做匀速圆周运动,每秒运动1周。体验此时绳子拉力的大小。
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命题点一
命题点二
(1)操作2与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(2)操作3与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(3)操作4与操作1中,体验到绳子拉力较大的是
;
(4)(多选)总结以上四次体验性操作,可知物体做匀速圆周运动时,
向心力大小与
有关。
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
3
球所需向心力之比。
四、实验与收集证据
(1)安装并调试向心力演示仪:在滑槽静止时,旋动两测力部分标
尺的调零螺母,使两套管的上沿都与标尺顶端对齐。
(2)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
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2025版高考物理一轮总复习第4章抛体运动与圆周运动实验6探究向心力大小与半径角速度质量的关系课件
的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的
圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感
器测定的是圆柱体的线速度大小，表格中是所得数据，图乙为Fn－v图 像、Fn－v2图像、Fn－v3图像。
v/(m·s－1)
1
1.5
2
2.5
3
Fn/N
0.88
2
3.5
5.5
7.9
(1)数据表格和图乙中的三个图像是在用实验探究向心力Fn和圆柱体 线速度大小v的关系时，保持圆柱体质量不变、半径r＝0.1 m的条件下
实验六 探究向心力大小与半径、角速度、 质量的关系
实验知识 · 自主回顾
一、实验目的 1．学会使用向心力演示器。 2．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。 二、实验原理 1．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__控__制__变__量__法____。 (1)使两物体的质量、转动的半径相同，探究向心力的大小跟转动的 ___角__速__度___的定量关系。
实验中圆柱体的质量为_______0_._0_8_8_k_g_______。
[解析] (1)由题图乙中 B 图不难得出 Fn∝v2，进一步结合表格研究 知题图乙 B 中图线的斜率 k＝ΔΔFv2n≈0.88，故 Fn 与 v 的关系式为 Fn＝ 0.88v2。
(2)由控制变量法可知，研究 Fn 与 r 的关系时，应保持质量 m 和线速 度大小 v 不变。
(3)某实验小组为验证向心力公式，将铝球放在挡板B处，钢球放在 挡板C处，传动皮带均挂在左、右塔轮的上轮，摇动手柄，稳定后，右 侧标尺露出1格，则左侧标尺应该露出___6___格。已知钢球质量是铝球 质量的3倍。
2022届高考物理一轮复习 第20讲 实验六：探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系 课件
第二十讲 实验六：探究向心力大小与半径、角速度和质量的关系1.实验仪器向心力演示器2.实验思路采用控制变量法(1)在小球的质量和角速度不变的条件下，改变小球做圆周运动的半径。
(2)在小球的质量和圆周运动的半径不变的条件下，改变小球的角速度。
(3)换用不同质量的小球，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作。
3.数据处理：分别作出F n －ω2、F n －r 、F n －m 的图像。
4.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______。
(2)在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成______。
(3)在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成______。
正比正比正比考点一 定性探究影响向心力大小的因素【典例1】 (2020·山东邹城市一中月考)如图所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素。
同学们用细绳系一个小沙袋在空气中甩动，使小沙袋在水平面内做圆周运动，来感受向心力。
(1)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，绳上离小沙袋重心40 cm处打一个绳结A, 80 cm处打一个绳结B，学习小组中一位同学用手表计时，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，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。
操作二：手握绳结B，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。
操作三：手握绳结A，使小沙袋在水平方向每秒运动2周，体会向心力的大小。
操作四：手握绳结A，再向小沙袋中添加少量沙子，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。
操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动________有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与________有关；操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与________有关。
高中物理高考 实验六 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 课件
2．实验时转速应从慢到快，且转速不宜过快，以免损坏测力弹簧。 3．注意防止皮带打滑，尽可能保证ω比值不变。 4．注意仪器的保养，延长仪器使用寿命，并提高实验可信度。
考点细研 悟法培优
考点1 实验原理与实验操作
例1 (2021·四川省泸州市古蔺县中学高三一模)用如图所示的向心力 演示器探究向心力大小与哪些因素有关。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。
向心力演示器(如图)，三个金属球(半径相同，其中两个为质量相同的 钢球，另一个为质量是钢球一半的铝球)。
如图所示，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5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6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7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的 红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
(1)在研究向心力的大小Fn与质量m的关系时，要保持__A___相同。
A．ω和r
B.ω和m
C.m和r
D.m和Fn
(2)图中所示两个钢球的质量和轨道半径相等，则是在研究向心力的大
小Fn与___C___的关系。
A．质量m
B.轨道半径r
C.角速度ω
(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值
(3)变速塔轮1、2通过皮带传动，线速度v大小相等，根据v＝ωr可知， 若皮带连接的变速塔轮1、2的半径之比为3∶1，则小球1、2转动的角速度 之比为1∶3，而由控制变量法可知，应保持小球1、2做圆周运动的半径之 比为1∶1，故D正确。
考点细研 悟法培优
考点1 实验原理与实验操作
例1 (2021·四川省泸州市古蔺县中学高三一模)用如图所示的向心力 演示器探究向心力大小与哪些因素有关。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。
向心力演示器(如图)，三个金属球(半径相同，其中两个为质量相同的 钢球，另一个为质量是钢球一半的铝球)。
如图所示，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5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6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7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的 红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
(1)在研究向心力的大小Fn与质量m的关系时，要保持__A___相同。
A．ω和r
B.ω和m
C.m和r
D.m和Fn
(2)图中所示两个钢球的质量和轨道半径相等，则是在研究向心力的大
小Fn与___C___的关系。
A．质量m
B.轨道半径r
C.角速度ω
(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值
(3)变速塔轮1、2通过皮带传动，线速度v大小相等，根据v＝ωr可知， 若皮带连接的变速塔轮1、2的半径之比为3∶1，则小球1、2转动的角速度 之比为1∶3，而由控制变量法可知，应保持小球1、2做圆周运动的半径之 比为1∶1，故D正确。
高中物理【实验：探究向心力大小的表达式】优质课件
人教物理必修第二册
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[创新归纳] 本题的创新点体现在实验目的创新，由探究向心力大小与半径、角速 度、质量的关系的实验，迁移为测周期和重力加速度的实验。
人教物理必修第二册
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1．向心力演示器如图所示。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小 球A和B的质量分别为mA和mB，做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带 套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺8上左边露出的 等分格子多于右边。下列说法正确的是( )
人教物理必修第二册
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解析：根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而 ωA＝ωB， 标尺 8 上左边露出的等分格子多于右边，因而 FA＞FB，根据向心力公式 F ＝mω2r 知选项 A 正确，D 错误；根据向心力公式 F＝mvr2知选项 B、C 错 误。
人教物理必修第二册
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一、实验目的 1．学会使用向心力演示器。 2．探究向心力与质量、角速度、半页 下页
三、实验原理与设计 1．实验原理 匀速转动手柄，可以使变速塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球 也随着做匀速圆周运动。这时，小球向外挤压横臂的挡板，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。根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所 受向心力的比值。
序号 1 2 3 4 5 6 Fn m
人教物理必修第二册
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五、数据处理 1．分别作出Fnω2、Fnr、Fnm的图像。 2．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。
2022年高三总复习物理课件 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
(2)线速度相等，则角速度与半径成反比，故可以知道左边 塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为 1∶2。
[答案] (1)A (2)1∶2
[例 2] 图甲为“利用向心力演示器验证向心力公式”的 返回 实验示意图，图乙为其俯视图。图中 A、B 槽分别与 a、b 轮同 轴固定，且 a、b 轮半径相同。当 a、b 两轮在皮带的带动下匀 速转动时，
由牛顿第二定律F＝ma可以知道，质量大的砝码需要的向心力 大，所以曲线①对应的砝码质量小于曲线②对应的砝码质量。
[答案]
d (1)rΔt
(2)小于
返回
[例4] (2021·福建省龙岩市质检)某同学 用圆锥摆验证向心力公式F＝mRω2。先在一 张白纸上以O为圆心画一组同心圆，再将白 纸铺在水平桌面上，在O点正上方距桌面高 为h处的O1处用铁架台(图中未画出)悬挂一质量为m的小球， 设法使小球沿着半径为R的圆周运动但恰不与纸面接触。
A．等效替代法
B．控制变量法
C．理想化模型法
(2)改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据， 返回 如下表所示：
v/(m·s－1) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90
该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点。
①在图乙中作出F-v2图像； ②若圆柱体运动半径r＝0.2 m，由作出的F-v2的图像可得圆柱 体的质量m＝________ kg。(结果保留2位有效数字)
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小物
体做圆周运动所需的向心力，而细线的拉力可用
牵住细线的手的感觉来判断。
2．定量探究(应用向心力演示器进行探究)
[答案] (1)A (2)1∶2
[例 2] 图甲为“利用向心力演示器验证向心力公式”的 返回 实验示意图，图乙为其俯视图。图中 A、B 槽分别与 a、b 轮同 轴固定，且 a、b 轮半径相同。当 a、b 两轮在皮带的带动下匀 速转动时，
由牛顿第二定律F＝ma可以知道，质量大的砝码需要的向心力 大，所以曲线①对应的砝码质量小于曲线②对应的砝码质量。
[答案]
d (1)rΔt
(2)小于
返回
[例4] (2021·福建省龙岩市质检)某同学 用圆锥摆验证向心力公式F＝mRω2。先在一 张白纸上以O为圆心画一组同心圆，再将白 纸铺在水平桌面上，在O点正上方距桌面高 为h处的O1处用铁架台(图中未画出)悬挂一质量为m的小球， 设法使小球沿着半径为R的圆周运动但恰不与纸面接触。
A．等效替代法
B．控制变量法
C．理想化模型法
(2)改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据， 返回 如下表所示：
v/(m·s－1) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90
该同学对数据分析后，在图乙坐标纸上描出了五个点。
①在图乙中作出F-v2图像； ②若圆柱体运动半径r＝0.2 m，由作出的F-v2的图像可得圆柱 体的质量m＝________ kg。(结果保留2位有效数字)
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小物
体做圆周运动所需的向心力，而细线的拉力可用
牵住细线的手的感觉来判断。
2．定量探究(应用向心力演示器进行探究)
第23讲：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系(课件)——2024年高考物理一轮复习
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。
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，
变大
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
不变
比值______(均选填“变大”“变小”或“不变”).
08.
学以致用
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，
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
【参考答案：B】
把两个质量相等的钢球放在A、C位置时，则控制质量相等、半
径相等，研究的目的是向心力的大小与角速度的关系，故选B.
08.
学以致用
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
1∶2
始终指向轨迹的最低点，故小球向最低点运动过程
中速度增大，到达最低点时速度最大，故在最低点 FT
最大，所以应选拉力 FT 的最大值.
03.
学以致用
例题2
(4)改变小球通过光电门的速度，重复实验，测出多组速度v和对应拉力FT的
数据，作出FT－v2图像如图(b)所示.已知当地重力加速度g＝9.7 m/s2，则由图
速度的关系图是一条关于纵轴对称的抛物线（如右上图），但顶点F0
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。
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，
变大
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
不变
比值______(均选填“变大”“变小”或“不变”).
08.
学以致用
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，
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
【参考答案：B】
把两个质量相等的钢球放在A、C位置时，则控制质量相等、半
径相等，研究的目的是向心力的大小与角速度的关系，故选B.
08.
学以致用
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
1∶2
始终指向轨迹的最低点，故小球向最低点运动过程
中速度增大，到达最低点时速度最大，故在最低点 FT
最大，所以应选拉力 FT 的最大值.
03.
学以致用
例题2
(4)改变小球通过光电门的速度，重复实验，测出多组速度v和对应拉力FT的
数据，作出FT－v2图像如图(b)所示.已知当地重力加速度g＝9.7 m/s2，则由图
速度的关系图是一条关于纵轴对称的抛物线（如右上图），但顶点F0
人教版高物理ppt《向心力》PPT(完整版)
第六章 圆周运动
2 向心力
学习目标 1.结合生活实例,知道向心力是根据力的作用效果命名的,能 在具体情景中分析向心力的来源,培养应用物理知识分析和解决 实际问题的能力. 2.通过实验,探究并了解向心力的大小与半径、角速度、线 速度、质量的关系,会根据向心力表达式分析、计算简单情景中 的向心力,提升实验探究能力和解决实际问题的能力. 3.结合生活实例,知道什么是变速圆周运动和一般曲线运动, 会分析变速圆周运动和一般曲线运动中合力与向心力的关系,培 养知识迁移能力.
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2.一般曲线运动:运动轨迹既不是 直线 也不是 圆周 的曲 线运动.
3.一般曲线运动的研究方法:将一般的曲线运动分割为许 多很短的小段 ,质点在每一小段的运动都可以看作 圆周 运动 的一部分.
( ×) 5.做匀速圆周运动的物体所受的合力提供向心力.( √ ) 6.物体做圆周运动的速度越大,向心力一定越大.( × )
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3.对于做匀速圆周运动的物体,物体的速度大小 不发生改变,因此,所受合力只改变 速度的方向 .
4.向心力是由 某个力或者几个力的合力 提供的, 是根据力的 作用效果 命名的.
知识点二 向心力的大小 1.如图所示,在绳子的一端拴一个小沙袋,另一端握在手 中.将手举过头顶,使沙袋在水平面内做圆周运动.此时,沙袋 所受的向心力近似等于绳对沙袋的拉力.换用质量大的沙袋, 向心力如何变化?增大沙袋转动的速度,向心力如何变化?增 加绳的长度,向心力如何变化?
2 向心力
学习目标 1.结合生活实例,知道向心力是根据力的作用效果命名的,能 在具体情景中分析向心力的来源,培养应用物理知识分析和解决 实际问题的能力. 2.通过实验,探究并了解向心力的大小与半径、角速度、线 速度、质量的关系,会根据向心力表达式分析、计算简单情景中 的向心力,提升实验探究能力和解决实际问题的能力. 3.结合生活实例,知道什么是变速圆周运动和一般曲线运动, 会分析变速圆周运动和一般曲线运动中合力与向心力的关系,培 养知识迁移能力.
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2.一般曲线运动:运动轨迹既不是 直线 也不是 圆周 的曲 线运动.
3.一般曲线运动的研究方法:将一般的曲线运动分割为许 多很短的小段 ,质点在每一小段的运动都可以看作 圆周 运动 的一部分.
( ×) 5.做匀速圆周运动的物体所受的合力提供向心力.( √ ) 6.物体做圆周运动的速度越大,向心力一定越大.( × )
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3.对于做匀速圆周运动的物体,物体的速度大小 不发生改变,因此,所受合力只改变 速度的方向 .
4.向心力是由 某个力或者几个力的合力 提供的, 是根据力的 作用效果 命名的.
知识点二 向心力的大小 1.如图所示,在绳子的一端拴一个小沙袋,另一端握在手 中.将手举过头顶,使沙袋在水平面内做圆周运动.此时,沙袋 所受的向心力近似等于绳对沙袋的拉力.换用质量大的沙袋, 向心力如何变化?增大沙袋转动的速度,向心力如何变化?增 加绳的长度,向心力如何变化?
新教科版第4章实验探究课6探究向心力大小与半径角速度质量的关系课件(25张)
会略微增大,导致系统误差越大,A正确;对小球受力分析,可知长、短臂的
竖直挡板对球的压力提供了小球做匀速圆周运动的向心力,B正确;由题知,
长槽上、中、下三层塔轮的半径分别为R、2R、3R,短槽上、中、下三层
2
塔轮的半径分别为R、 R、
3
3
,共可组合出7种不同的塔轮半径比进行实
验,C错误;因标尺格子数与向心力成正比,故露出套筒外的红、白相间的格
3.进一步体会了一种重要的研究方法:控制变量法。
4.向心力演示器提供了两个圆周运动,通过两运动的对比,来探究向心力跟
三个因素之间的关系。这里还隐含着一种重要的研究方法——对比实验
法。
易错辨析·判一判(1)用向心力演示器探究向心力大小与半径、角速度、质
量的关系时,应尽量匀速摇动手柄。( √ )
(2)用向心力演示器探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系时,皮带
力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
(1)本实验用到的方法主要是
;
A.理想实验
B.等效替代法
C.微小量放大法
D.控制变量法
(2)探究向心力F与半径r的关系时,应将质量相同的小球分别放在挡板C和
挡板B处,将传动皮带套在两塔轮半径
盘上;
(选填“相同”或“不同”)的轮
(3)如图所示,两质量相等的小球分别放在挡板A和C处。先将皮带连接在
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。两绳的A、
C端分别安装有拉力传感器1、2,重力加速度为g,忽略空气阻力,实验步骤
如下:
A.实验之前,测得小球的直径为d,b绳的长度为l;
B.使木架绕BC轴匀速转动,并带动小球在水平面内做匀速圆周运动,记录
高考物理苏教版一轮课件实验六探究向心力的大小与半径角速度质量的关系
【解析】(1)为了探究向心力跟角速度的关系，需要控制金属块转动半径和金属块
质量两个变量保持不变。金属块的拉力可由力传感器直接测量，根据题意知ω＝
2π T；
(2)由向心力公式 F＝mω2r 可得，保持 m 和 r 不变，力 F 与ω2 成正比，F ω2 图线
为过原点的一条倾斜直线，所以横坐标表示的物理量是ω2，单位是 rad2/s2；
(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。注意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。注意向心力的大小与半径的关系。 (3)换成质量不同的球，分别使两球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带，使两个 小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。 (4)重复几次以上实验。
【解析】(1)要探究向心力的大小与质量 m、角速度ω和半径 r 之间的关系，需要 采用控制变量法。 (2)设皮带连接的左右塔轮半径分别为 r1 和 r2，左右塔轮的角速度分别为ω1 和ω2。 A、C 到塔轮中心的距离为 r。A、C 两个小球向心力大小分别为 F1 和 F2。 根据题意知，F1∶F2＝1∶4 根据 F＝mω2r 知，m、r 相等，则有 F1∶F2＝ω21 ∶ω22 则得ω1∶ω2＝1∶2 左右塔轮边缘的线速度大小相等，由 v＝ωr 得 r1∶r2＝ω2∶ω1＝2∶1。 答案：(1)B (2)2∶1
(1)两槽转动的角速度 ωA__________(选填“>”“＝”或“<”)ωB。 (2)现有两质量相同的钢球，①球放在 A 槽的边缘，②球放在 B 槽的边缘，它们到 各自转轴的距离之比为 2∶1。则钢球①、②的线速度之比为__________；受到的 向心力之比为__________。
2021高考物理一轮复习实验六探究向心力大小与半径角速度质量的关系课件鲁科版
பைடு நூலகம்
3.定量分析实验设计思路: (1)控制小球质量和半径不变,探究向心加速度与角速度的关系。 (2)控制小球质量和角速度不变,探究向心加速度与半径的关系。 (3)控制小球半径和角速度不变,探究向心加速度与质量的关系。
【实验器材】 质量不同的小物体若干,空心圆珠笔杆,细线(长约60 cm),向心力演示器。
15
与半径角速度质量的关系课件鲁科版
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时 间，你们休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一 动，久坐对身体不好哦~
2021/4/17
2021高考物理一轮复习实验六探究向心力大小
16
与半径角速度质量的关系课件鲁科版
结束语
同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成 功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，
(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。注意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。注意向心力的大小与半径的关系。 (3)换成质量不同的球,分别使两球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带,使两 个小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。 (4)重复几次以上实验。
【实验过程】 一、实验仪器
1.转动手柄 2.3变速塔轮 4.长槽 5.短槽 6.横臂 7.测力套筒 8.标尺
二、实验步骤 1.向心力大小与哪些因素有关的定性感知。 (1)在小物体的质量和角速度不变的条件下,改变小物体做圆周运动的半径进 行实验。 (2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下,改变物体的角速度进 行实验。 (3)换用不同质量的小物体,在角速度和半径不变的条件下,重复上述操作。
3.定量分析实验设计思路: (1)控制小球质量和半径不变,探究向心加速度与角速度的关系。 (2)控制小球质量和角速度不变,探究向心加速度与半径的关系。 (3)控制小球半径和角速度不变,探究向心加速度与质量的关系。
【实验器材】 质量不同的小物体若干,空心圆珠笔杆,细线(长约60 cm),向心力演示器。
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与半径角速度质量的关系课件鲁科版
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时 间，你们休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一 动，久坐对身体不好哦~
2021/4/17
2021高考物理一轮复习实验六探究向心力大小
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与半径角速度质量的关系课件鲁科版
结束语
同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成 功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，
(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。注意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。注意向心力的大小与半径的关系。 (3)换成质量不同的球,分别使两球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带,使两 个小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。 (4)重复几次以上实验。
【实验过程】 一、实验仪器
1.转动手柄 2.3变速塔轮 4.长槽 5.短槽 6.横臂 7.测力套筒 8.标尺
二、实验步骤 1.向心力大小与哪些因素有关的定性感知。 (1)在小物体的质量和角速度不变的条件下,改变小物体做圆周运动的半径进 行实验。 (2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下,改变物体的角速度进 行实验。 (3)换用不同质量的小物体,在角速度和半径不变的条件下,重复上述操作。