如图所示,一长度为L的细线上端固定,下端悬挂一个质量为m的小球(视为质点),将画有几个同心圆的白纸置于悬点下方的平台上,其圆心在细线悬挂点的正下方。给小球一个初速度,使它恰能沿纸面上某个画好的圆做匀速圆周运动,即小球对纸面恰好无压力。不计空气阻力,重力加速度大小为g。(1)当小球做匀速圆周运动的半径为R时,理论上小球做匀速圆周运动所需的向心力大小为______ 。
(2)在实验中,小球沿半径为R的圆做匀速圆周运动,用秒表记录小球运动n圈所用的总时间t,则小球做匀速圆周运动所需的向心力大小为______ (用m、n、t、R及相关的常量表示)。
(3)在第(2)问的基础上,保持n的取值不变,改变L和R进行多次实验,可获取不同的t。若以为纵轴,作出的图像为一条直线,则横轴是______ (填“L2—R”或“”)。
(2)在实验中,小球沿半径为R的圆做匀速圆周运动,用秒表记录小球运动n圈所用的总时间t,则小球做匀速圆周运动所需的向心力大小为
(3)在第(2)问的基础上,保持n的取值不变,改变L和R进行多次实验,可获取不同的t。若以为纵轴,作出的图像为一条直线,则横轴是
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更新时间:2023-04-15 13:05:31
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【推荐1】甲同学设计如图的实验装置验证向心力与速度的关系。将四分之一圆弧固定在桌面上,圆弧底下安装一个压力传感器,光电门固定在底端正上方。实验步骤如下:
(1)让小球静止在圆弧底端,静止时,传感器示数为F0;
(2)让小球从圆弧某一位置静止释放,记录通过光电门的时间t和压力传感器示数F;
(3)改变释放位置,重复(2)的步骤。请回答以下问题:
① 为完成实验,关于实验装置及相关测量,下列说法正确的是( )
A.圆弧要保持光滑
B.小球要选择体积小,密度大的
C.要测量小球的质量
② 以_________ (填“F”或“F−F0”)为纵轴,为横轴做图像,若图像是一条________________ ,则说明向心力大小与小球速度平方成正比;
(1)让小球静止在圆弧底端,静止时,传感器示数为F0;
(2)让小球从圆弧某一位置静止释放,记录通过光电门的时间t和压力传感器示数F;
(3)改变释放位置,重复(2)的步骤。请回答以下问题:
① 为完成实验,关于实验装置及相关测量,下列说法正确的是
A.圆弧要保持光滑
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【推荐2】某兴趣小组的同学设计了图(a)所示的装置,用来测量滑块质量(滑块可视为质点)和滑块与水平台面间的动摩擦因数。水平转台能绕竖直的轴匀速转动,装有遮光条的小滑块放置在转台上,不可伸长的细线一端连接小滑块,另一端连到固定在转轴上的力传感器上,连接到计算机上的传感器能显示细线的拉力F,安装在铁架台上的光电门可以读出遮光条通过光电门的挡光时间t,兴趣小组采取了下列步骤:
①用游标卡尺测量遮光条的宽度d;
②将滑块放置在转台上,使细线刚好绷直,量出滑块到转轴的距离L;
③控制转台以某一角速度匀速转动,记录力传感器和光电门的示数,分别为和;依次增大转台的角速度,并保证其每次都做匀速转动,记录对应的力传感器示数、…和光电门的示数、…。
回答下面的问题:
(1)滑块匀速转动的线速度可表示为______ (用d、t中字母表示)。
(2)处理数据时,兴趣小组的同学以力传感器的示数F为纵轴,为横轴,建立直角坐标系,描点后拟合为一条直线,如图(b)所示(图中a、b已知),设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,则物块的质量______ 、______ 。(用a、b、L、d、t、g中字母表示)
①用游标卡尺测量遮光条的宽度d;
②将滑块放置在转台上,使细线刚好绷直,量出滑块到转轴的距离L;
③控制转台以某一角速度匀速转动,记录力传感器和光电门的示数,分别为和;依次增大转台的角速度,并保证其每次都做匀速转动,记录对应的力传感器示数、…和光电门的示数、…。
回答下面的问题:
(1)滑块匀速转动的线速度可表示为
(2)处理数据时,兴趣小组的同学以力传感器的示数F为纵轴,为横轴,建立直角坐标系,描点后拟合为一条直线,如图(b)所示(图中a、b已知),设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,则物块的质量
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【推荐3】人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。为了在这种环境测量物体的质量,某科学小组设计了如图所示的装置(图中O为光滑的小孔):给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动。设卫星中具有基本测量工具。
(1)实验时物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是___________ ;
(2)实验时需要测量的物理量有:圆周运动周期T、___________ 及___________ ;
(3)待测质量的表达式为m=___________ 。(用上小题中的物理量表示)
(1)实验时物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是
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【推荐1】用如图所示的向心力演示器来探究向心力大小,长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍,长槽上挡板A和短槽上挡板C到各自转轴的距离相等。在实验过程中,下列说法中正确的是(1)探究向心力与质量的关系时,要将两质量不同的小球分别放在挡板____ (选填:“AB”、“AC”或“BC”),手柄传动皮带套在半径之比等于____ (选填“”、“”或“”)的塔轮上。
(2)若将质量之比等于两小球分别放在挡板B与挡板C处,传动皮带套在半径之比等于的塔轮上时,标尺露出红白相间的等分格数比等于____ 。
(2)若将质量之比等于两小球分别放在挡板B与挡板C处,传动皮带套在半径之比等于的塔轮上时,标尺露出红白相间的等分格数比等于
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【推荐2】某同学利用如图所示的装置来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。两个变速塔轮通过皮带连接,调节装置,转动手柄,使长槽和短槽分别随变速塔轮在水平面内匀速转动,槽内的钢球做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的弹力提供向心力,钢球对挡板的弹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钢球所受向心力的大小。图中左侧短槽的挡板距标尺1的距离与右侧挡板距标尺2的距离相等。(1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时,用到的实验方法是______;
(2)实验时,为使两钢球角速度相同,则应将皮带连接在半径______ (选填“相同”或“不同”)的变速轮上;
(3)在探究向心力大小与角速度关系时,应选用质量与钢球1质量______ (选填“相同”或“不同”)的钢球2,并放在图中______ (选填“A”或“B”)位置。通过本实验的定性分析可以得到:在小球质量和运动半径一定的情况下,小球做圆周运动的角速度越大,受到的向心力就越______ (选填“大”或“小”);
(4)在某次探究实验中,当a、b两个相同小球转动的半径相等时,若左右标尺上红白相间的等分格显示出a、b两个小球所受向心力的比值为,由此可知皮带连接的左右两个变速塔轮对应的半径之比为______ 。
A.理想实验法 | B.控制变量法 | C.等效替代法 | D.演绎推理法 |
(2)实验时,为使两钢球角速度相同,则应将皮带连接在半径
(3)在探究向心力大小与角速度关系时,应选用质量与钢球1质量
(4)在某次探究实验中,当a、b两个相同小球转动的半径相等时,若左右标尺上红白相间的等分格显示出a、b两个小球所受向心力的比值为,由此可知皮带连接的左右两个变速塔轮对应的半径之比为
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【推荐3】(1)用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。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。
①为了探究向心力大小与物体质量的关系,可以采用________ (选填“等效替代法”“控制变量法”或“理想模型法”)。
②根据标尺上露出的等分标记,可以粗略计算出两个球所受的向心力大小之比;为研究向心力大小跟转速的关系,应比较表中的第1组和第________ 组数据。
(2)用铁架台、下端带挂钩的不同弹簧若干50g的钩码若干、刻度尺等,安装如图甲所示的装置,探究弹簧弹力F的大小与伸长量x之间的定量关系。
①未挂钩码时,弹簧原长放大如图甲所示,可读得原长________ cm。(弹簧上端与0刻线对齐)
②取A、B弹簧分别做实验,把得到的数据描绘成如图乙的F-x图像,由图乙可知劲度系数较大弹簧的劲度系数为________ N/m。
①为了探究向心力大小与物体质量的关系,可以采用
②根据标尺上露出的等分标记,可以粗略计算出两个球所受的向心力大小之比;为研究向心力大小跟转速的关系,应比较表中的第1组和第
组数 | 小球的质量m/g | 转动半径r/cm | 转速 |
1 | 14.0 | 15.00 | 1 |
2 | 28.0 | 15.00 | 1 |
3 | 14.0 | 15.00 | 2 |
4 | 14.0 | 30.00 | 1 |
①未挂钩码时,弹簧原长放大如图甲所示,可读得原长
②取A、B弹簧分别做实验,把得到的数据描绘成如图乙的F-x图像,由图乙可知劲度系数较大弹簧的劲度系数为
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