某同学做验证向心力与线速度关系的实验,装置如图所示。一轻质细线上端固定在拉力传感器上,下端悬挂一小钢球,钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/13/2957342166409216/2957777717075968/STEM/5c1843d6-7e13-4124-9641-e02e016bfda5.png?resizew=174)
①测出钢球直径d;
②将钢球悬挂静止不动,此时力传感器示数为F1,量出线长L;
③将钢球拉到适当的高度处静止释放,光电门计时器测出钢球的遮光时间为t,力传感器示数的最大值为F2;
已知当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示:
(1)钢球经过光电门时的线速度表达式v=___________ ;小球的质量m=___________ ;
(2)向心力表达式
=___________ ;钢球经过光电门时所受合力的表达式F合=___________ 。
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①测出钢球直径d;
②将钢球悬挂静止不动,此时力传感器示数为F1,量出线长L;
③将钢球拉到适当的高度处静止释放,光电门计时器测出钢球的遮光时间为t,力传感器示数的最大值为F2;
已知当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示:
(1)钢球经过光电门时的线速度表达式v=
(2)向心力表达式
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20-21高一下·陕西榆林·阶段练习 查看更多[3]
陕西省榆林市第十中学2020-2021学年高一下学期第一次月考物理试题(已下线)第16讲 力学实验-2022年高考物理二轮复习直击高考热点难点(已下线)专题27 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训
更新时间:2022-04-14 07:17:04
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【知识点】 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
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【推荐1】如图为“感受向心力”的实验装置图:用一根轻质细绳一端栓一个物块如小球或软木塞在光滑水平桌面上抡动细绳使物块做匀速圆周运动。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/27/144f0abc-8276-4dfd-8042-56ede734b50e.png?resizew=199)
(1)用长短不同、承受最大拉力相同的两根绳子各栓着一个质量相同的小球,若两个小球以相同的角速度转动,则______ 绳容易断(填“长”或“短”);
(2)如果绳子长度为0.2m,小球2s转过的弧长为2m,则小球的角速度大小为___ rad/s,向心加速度大小为________ m/s2
(3)如果在操作中突然松手,小球将做__________________ 运动
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(1)用长短不同、承受最大拉力相同的两根绳子各栓着一个质量相同的小球,若两个小球以相同的角速度转动,则
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(3)如果在操作中突然松手,小球将做
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【推荐2】在“探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”中,我们用如图甲所示的实验装置来探究这个关系。转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动,槽内的球做匀速圆周运动。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球所受向心力的比值。
(1)如图乙,把皮带放在皮带盘第一挡,此时转速比为1:1.将质量不同的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径相等的横臂挡板内侧,即保持ω和r相同。然后摇动手柄,记录实验数据,研究小球做圆周运动所需向心力F与___________ 之间的关系。
A.质量m B.角速度ω C.半径r
(2)如图丙,把皮带放在皮带盘第二挡(第三挡),此时转速比为1:2(1:3);将质量相同的钢球分别放在长、短槽上半径相等的横臂挡板内侧,即保持m和r相同。然后摇动手柄,记录实验数据,研究小球做圆周运动所需向心力F与___________ 之间的关系。
A.质量m B.角速度ω C.半径r
(3)如图丁,把皮带放在皮带盘第一挡,此时转速比为1:1;将长槽上的钢球由第一挡板内侧移到第二挡板,此时两个质量相同的钢球相对转轴的半径之比为2:1.然后摇动手柄,记录实验数据,研究小球做圆周运动所需向心力F与___________ 之间的关系。
A.质量m B.角速度ω C.半径r
分析实验所测得的数据,研究找到物体做匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度和运动半径之间的关系。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/6/20/4bc1df4b-5b28-40d5-be7a-98efb92025e0.png?resizew=725)
(1)如图乙,把皮带放在皮带盘第一挡,此时转速比为1:1.将质量不同的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径相等的横臂挡板内侧,即保持ω和r相同。然后摇动手柄,记录实验数据,研究小球做圆周运动所需向心力F与
A.质量m B.角速度ω C.半径r
(2)如图丙,把皮带放在皮带盘第二挡(第三挡),此时转速比为1:2(1:3);将质量相同的钢球分别放在长、短槽上半径相等的横臂挡板内侧,即保持m和r相同。然后摇动手柄,记录实验数据,研究小球做圆周运动所需向心力F与
A.质量m B.角速度ω C.半径r
(3)如图丁,把皮带放在皮带盘第一挡,此时转速比为1:1;将长槽上的钢球由第一挡板内侧移到第二挡板,此时两个质量相同的钢球相对转轴的半径之比为2:1.然后摇动手柄,记录实验数据,研究小球做圆周运动所需向心力F与
A.质量m B.角速度ω C.半径r
分析实验所测得的数据,研究找到物体做匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度和运动半径之间的关系。
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实验题
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【推荐3】实验:探究向心力的大小与半径r、角速度
、质量m的关系
探究方案:用绳和沙袋定性研究。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/11/b5cd52ce-ec84-4ff5-a800-f0f32efbc916.png?resizew=326)
(1)实验原理如图(a)所示,绳子的一端拴一个小沙袋,将手举过头顶,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,此时沙袋所受的向心力近似等于___________ 。
(2)实验步骤:在离小沙袋重心
的地方打一个绳结
,在离小沙袋重心
的地方打另一个绳结
。同学甲看手表计时,同学乙按下列步骤操作:
操作一:手握绳结
,如图(b)所示,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,每秒转动
周。体会此时绳子拉力的大小。
操作二:手仍然握绳结
,但使沙袋在水平面内每秒转动
周,体会此时绳子拉力的大小。
(B1)通过操作一和二,比较在___________ 、___________ 相同的情况下,向心力大小与角速度的关系,此时采用了___________ 研究方法(选填“放大法”、“控制变量法”、“等效法”)
操作三:改为手握绳结
,使沙袋在水平面内每秒转动
周,体会此时绳子拉力的大小。
操作四:手握绳结A,换用质量较大的沙袋,使沙袋在水平面内每秒转动
周,体会此时绳子拉力的大小。
(B2)通过操作一和三,比较在___________ 、___________ 相同的情况下,向心力大小与半径的关系。
(B3)通过操作一和四,比较在___________ 和 ___________ 相同的情况下,向心力大小与质量的关系。
(3)实验结论:半径越大,角速度越大、质量越大,向心力越___________ 。
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探究方案:用绳和沙袋定性研究。
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(1)实验原理如图(a)所示,绳子的一端拴一个小沙袋,将手举过头顶,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动,此时沙袋所受的向心力近似等于
(2)实验步骤:在离小沙袋重心
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7f9e8449aad35c5d840a3395ea86df6d.png)
操作一:手握绳结
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5963abe8f421bd99a2aaa94831a951e9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bdaa19de263700a15fcf213d64a8cd57.png)
操作二:手仍然握绳结
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(B1)通过操作一和二,比较在
操作三:改为手握绳结
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bdaa19de263700a15fcf213d64a8cd57.png)
操作四:手握绳结A,换用质量较大的沙袋,使沙袋在水平面内每秒转动
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bdaa19de263700a15fcf213d64a8cd57.png)
(B2)通过操作一和三,比较在
(B3)通过操作一和四,比较在
(3)实验结论:半径越大,角速度越大、质量越大,向心力越
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