如图所示,某同学想用此装置验证向心力表达式,把滑块套在水平杆上,细线一端系住滑块,另一端系在竖直杆上,细线上连有力的传感器,滑块上接有速度传感器。实验时匀速转动横杆,同时读出力传感器示数F和速度传感器示数v,要验证向心力公式(用速度来表示)表达式,本实验还需要测出的物理量有________ 和________ ;保持绳子长度不变,改变转速测出多组F和v,如果要验证向心力的表达式中F与v的关系,还可以借助用图像法来猜想表达式,如果纵坐标采用F,则横坐标应采用________ (选填“v”“
”或“
”)。
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更新时间:2023-04-13 14:31:09
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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】某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄,可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮从上到下有三层,每层左、右半径比分别是1:1、2:1和3:1.左、右塔轮通过皮带连接,挡板A、C到左、右塔轮中心的距离相等。实验时,将两个小球分别放在长槽、短槽的不同挡板处,两个小球随塔轮做匀速圆周运动,向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。
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(1)该实验小组首先研究向心力大小与半径的关系,进行实验时应将质量___________ (选填“相等”或“不相等”)的两个小球分别放在挡板___________ (选填“A和B”、“A和C”、“B和C”)处,变速塔轮的半径比应选择___________ (选填“1:1”、“2:1”或“3:1”)。
(2)研究向心力大小与角速度的关系时,先把两个质量相等的小球分别放在挡板A、C位置,将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2:1的塔轮上,左、右两边塔轮的角速度之比为___________ ,实验中匀速转动手柄时,得到左、右标尺露出的等分格数之比为1:4,由此该小组同学猜想向心力大小与角速度的平方成正比。
(3)接下来,将皮带连接在左、右塔轮半径之比为3:1的塔轮上,当左边标尺露出1个等分格,右边标尺露出___________ 个等分格时,说明该小组同学的猜想是正确的。
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(1)该实验小组首先研究向心力大小与半径的关系,进行实验时应将质量
(2)研究向心力大小与角速度的关系时,先把两个质量相等的小球分别放在挡板A、C位置,将皮带连接在左、右塔轮半径之比为2:1的塔轮上,左、右两边塔轮的角速度之比为
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【推荐2】某同学为探究做圆周运动物体“向心加速度的大小与角速度、半径的关系”,设计实验如图甲所示。调速电机可带动圆形转桌绕圆心O水平转动,固定在支架上的手机竖直放置,到圆心O的距离可以调节,手机随转桌一起转动时,两者始终无相对滑动。某次实验中先将手机固定在桌面上的M点,调节转桌的转速,利用手机软件测得手机绕O点转动时的多组向心加速度和相应角速度的大小并记录数据。以手机的向心加速度大小a为纵轴,以转桌的角速度大小
为横轴建立平面直角坐标系,利用获得的数据在坐标系中描出的点如图乙所示。
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(1)由图乙可知,当转桌转动的角速度大小为12rad/s时,手机绕O点转动的线速度大小为______ m/s(结果保留3位有效数字);
(2)利用图乙中描出的点,在图乙中画出
关系图像______ ;
(3)为直观得出向心加速度a与角速度
的关系,利用原数据作出的
图像如图丙所示。由图丙可知,本次实验中手机离圆心O的距离为______ m(结果保留3位有效数字);
(4)要验证“手机随转桌转动时的向心加速度大小与手机离圆心O的距离成正比”,需保持手机随转桌转动时手机的______ 不变。
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(1)由图乙可知,当转桌转动的角速度大小为12rad/s时,手机绕O点转动的线速度大小为
(2)利用图乙中描出的点,在图乙中画出
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【推荐3】在使用向心力演示器探究向心力大小与质量、角速度、半径之间的关系实验中,回答下列问题:
(1)本实验采用的科学方法是___________ 。(填正确答案标号)
A.控制变量法 B.类比与归纳法 C.微元法 D.等效替代法
(2)图示情景探究的是___________ 。(填正确答案标号)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/6/2/2734226436218880/2734280670724096/STEM/37cb5202-e56b-4f4d-a6de-17553f7a6c6c.png?resizew=193)
A.向心力的大小与半径的关系
B.向心力的大小与线速度大小的关系
C.向心力的大小与角速度大小的关系
D.向心力的大小与物体质量的关系
(3)通过本实验可以得到的结论有___________ 。(填正确答案标号)
A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比
C.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
D.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
(1)本实验采用的科学方法是
A.控制变量法 B.类比与归纳法 C.微元法 D.等效替代法
(2)图示情景探究的是
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A.向心力的大小与半径的关系
B.向心力的大小与线速度大小的关系
C.向心力的大小与角速度大小的关系
D.向心力的大小与物体质量的关系
(3)通过本实验可以得到的结论有
A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比
C.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
D.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
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