某同学利用图中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素。实验时,砝码随旋臂一起做圆周运动,其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得,旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次,通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间t,换算生成ω。保持砝码的质量和转动半径不变,改变其转速得到多组F、ω的数据后,作出了F-ω2图线如图乙所示。牵引杆的质量和一切摩擦可忽略。(1)该同学采用的主要实验方法为___________ 。
A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法
(2)实验中,某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为t,已知挡光杆到转轴的距离为d,挡光杆的挡光宽度为s,则可得挡光杆转动角速度ω的表达式为___________ 。
(3)根据图乙,得到的实验结论是∶___________ 。
A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法
(2)实验中,某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为t,已知挡光杆到转轴的距离为d,挡光杆的挡光宽度为s,则可得挡光杆转动角速度ω的表达式为
(3)根据图乙,得到的实验结论是∶
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更新时间:2021-05-07 14:34:34
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【知识点】 判断哪些力提供向心力、有关向心力的简单计算
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【推荐1】一个研究向心力与哪些因素有关的实验装置的示意图如图甲所示,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细线的拉力大小,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F一v图像、F一v2图像和F一v3图像。
(1)结合表格中的数据,为了更好地描述力与速度的关系,图乙中的图像应选择__________ (填“A”、“B”或“C”)图像;
(2)为了研究F与转动半径r成反比关系,实验时除了保持圆柱体质量不变外,还应保持其__________ 不变;
(3)若已知向心力公式为,式中物理量均取国际单位,测得圆周轨道的半径r=0.2m,则圆柱体的质量为______________ (结果保留到小数点后3位)。
v/() | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
F/N | 0.88 | 1.99 | 3.50 | 5.50 | 7.90 |
(1)结合表格中的数据,为了更好地描述力与速度的关系,图乙中的图像应选择
(2)为了研究F与转动半径r成反比关系,实验时除了保持圆柱体质量不变外,还应保持其
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【推荐2】某实验小组通过如图所示的装置验证向心力的表达式。滑块套在水平杆上,随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过一细绳连接滑块,用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片,宽度为d,图示位置滑块正上方有一光电门固定在铁架台的横杆上。滑块旋转半径为R,每经过光电门一次,通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度的数据。(1)某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为,则角速度______ ;
(2)以F为纵坐标,以______ (填“”“”“”或“”)为横坐标,可在坐标纸中描出数据点作一条直线,从而验证向心力大小与角速度的平方成正比;若所得图像的斜率为k,则滑块的质量为______ (用所测物理量k、d、R,表示)。
(2)以F为纵坐标,以
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【推荐3】如图所示为“探究小球做匀速圆周运动时的向心加速度与转速、半径的关系”的实验装置.有机玻璃支架上固定一直流电动机,电动机转轴上固定一半径为r的塑料圆盘,圆盘中心正下方用细线连接一重锤,圆盘边缘连接一轻质细绳,细绳另一端连接一个小球.实验操作如下:
①按如图所示组装好实验器材;
②闭合电源开关,让小球做如图所示的匀速圆周运动,若不计一切阻力,当小球运动稳定时,调节水平激光笔2的高度和竖直激光笔1的位置,让激光恰好照射到小球的球心(如图中B点所示),用刻度尺测量小球做匀速圆周运动的半径R和球心到塑料圆盘的竖直高度h;
③当小球某时刻经过图中A点时开始计时,并记录为第1次,当小球第k次经过A点时,所经历的时间为t;
④切断电源,整理器材。请回答下列问题:
(1)小球做匀速圆周运动的向心力由________ 提供;
A.重力 B.绳的拉力 C.绳的拉力的水平分力 D.重力与绳的拉力的合力
(2)若电动机的转速增大,激光笔1应________ (选填“左移”或“右移”);
(3)小球做匀速圆周运动的向心加速度大小为________ (用、、和表示)。
①按如图所示组装好实验器材;
②闭合电源开关,让小球做如图所示的匀速圆周运动,若不计一切阻力,当小球运动稳定时,调节水平激光笔2的高度和竖直激光笔1的位置,让激光恰好照射到小球的球心(如图中B点所示),用刻度尺测量小球做匀速圆周运动的半径R和球心到塑料圆盘的竖直高度h;
③当小球某时刻经过图中A点时开始计时,并记录为第1次,当小球第k次经过A点时,所经历的时间为t;
④切断电源,整理器材。请回答下列问题:
(1)小球做匀速圆周运动的向心力由
A.重力 B.绳的拉力 C.绳的拉力的水平分力 D.重力与绳的拉力的合力
(2)若电动机的转速增大,激光笔1应
(3)小球做匀速圆周运动的向心加速度大小为
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