利用如图甲所示的圆锥摆装置验证向心力表达式,步骤如下:
(1)用天平测出密度较大的小球的质量为m,如图乙所示用20分游标卡尺测出小球的直径D=______ cm。小球静止时,用刻度尺测量此时悬挂点与小球上端之间的竖直距离为L。
(2)在白纸上画几个不同半径的同心圆,用刻度尺测量各个圆的半径r。将白纸平铺在水平桌面上,使同心圆的圆心刚好位于______ 。让小球做圆锥摆运动,俯视观察小球,其在水平面上沿着白纸上某个圆做圆周运动,当运动稳定时,用秒表测量小球运动5圈所用的时间t。
(3)用向心力表达式推导出______ (用m、t、r和圆周率表示);通过受力分析,推导出小球做圆周运动时所受合力______ (用m、r、D、L和重力加速度g表示)。将记录的数据带入到上述两个表达式中进行计算。
(4)改变绳长,重复(2)、(3)实验步骤,记录多组数据。
(5)通过比较每一组实验数据计算出的和的大小,在误差允许的范围内近似相等。由此,向心力的表达式得以验证。
(1)用天平测出密度较大的小球的质量为m,如图乙所示用20分游标卡尺测出小球的直径D=
(2)在白纸上画几个不同半径的同心圆,用刻度尺测量各个圆的半径r。将白纸平铺在水平桌面上,使同心圆的圆心刚好位于
(3)用向心力表达式推导出
(4)改变绳长,重复(2)、(3)实验步骤,记录多组数据。
(5)通过比较每一组实验数据计算出的和的大小,在误差允许的范围内近似相等。由此,向心力的表达式得以验证。
22-23高三下·湖北武汉·阶段练习 查看更多[2]
更新时间:2023-05-18 12:37:15
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【知识点】 圆锥摆问题
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【推荐1】花样滑冰是冬奥会上一个极具观赏性的比赛项目,小明和小乐同学在观看双人花样滑冰比赛时,看到男运动员拉着女运动员的手以男运动员为轴旋转(如图a所示),他们开始讨论运动员旋转快慢跟什么条件有关,于是就设计了一个实验来探究影响运动员旋转周期的因素。他们在实验室准备了铁架台、拴有细绳的小钢球、毫米刻度尺和秒表,已知当地的重力加速度为g。该同学实验操作步骤如下:
(1)将铁架台放在水平桌面上,将小球悬挂在铁架台横杆上,按如图b所示固定好刻度尺,使刻度尺的零刻度与绳子结点处于同一高度。
(2)给小球一个初速度,并经过调整尽量使小球在水平方向上做圆周运动,这样小球的运动可以看做是匀速圆周运动。小明立刻拿着秒表开始计时并数小球圆周运动的圈数,从他按下秒表的那一刻开始数1,当数到n时停秒表,秒表显示的时间为t,则小球做圆周运动的周期T0=___________ 。在小明数数计时的过程中,小乐同学负责从刻度尺上读出铁架台上绳子结点到圆平面的竖直高度hi,多次测量后取平均值,这样做的目的是为了减小___________ (填“偶然误差”或“系统误差”)。
(3)由匀速圆周运动规律,小球做圆周运动周期的表达式为T=___________ 。
(1)将铁架台放在水平桌面上,将小球悬挂在铁架台横杆上,按如图b所示固定好刻度尺,使刻度尺的零刻度与绳子结点处于同一高度。
(2)给小球一个初速度,并经过调整尽量使小球在水平方向上做圆周运动,这样小球的运动可以看做是匀速圆周运动。小明立刻拿着秒表开始计时并数小球圆周运动的圈数,从他按下秒表的那一刻开始数1,当数到n时停秒表,秒表显示的时间为t,则小球做圆周运动的周期T0=
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【推荐2】如下图所示,某兴趣小组利用直流电机驱动小球运动,结合高速摄像头和轨迹追踪技术对小球进行实时追踪,得到小球匀速圆周运动时在摄像头所在水平平面的投影。从而计算出该地重力加速度。
(1)下图为小组同学用游标卡尺测量出的小球直径,由图可知直径D=_______ mm。
(2)根据实时追踪图像可以得出小球做匀速圆周运动周期T,为了求出当地重力加速度,小组同学还应该测量出__________ 。
A.细绳的长度L
B.驱动电机的电压U
C.小球做圆周运动时细线与竖直方向夹角θ
D.小球的质量M
(3)该地的重力加速度g=_______ (用D、T以及所选物理量表达)。
(1)下图为小组同学用游标卡尺测量出的小球直径,由图可知直径D=
(2)根据实时追踪图像可以得出小球做匀速圆周运动周期T,为了求出当地重力加速度,小组同学还应该测量出
A.细绳的长度L
B.驱动电机的电压U
C.小球做圆周运动时细线与竖直方向夹角θ
D.小球的质量M
(3)该地的重力加速度g=
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【推荐3】北京将是首个举办过夏季奥运和冬奥会的城市,花样滑冰是冬奥会上一个极具观赏性的比赛项目,小明和小乐同学在观看双人花样滑冰比赛时,看到男运动员拉着女运动员的手以男运动员为轴旋转(如图a所示),他们开始讨论运动员旋转快慢跟什么条件有关,于是就设计了一个实验来探究影响运动员旋转周期的因素。他们在实验室准备了铁架台、栓有细绳的小钢球、毫米刻度尺和秒表,已知当地的重力加速度为g,该同学实验操作步骤如下:
(1)将铁架台放在水平桌面上,将小球悬挂在铁架台横杆上,按如图b所示固定好刻度尺,使刻度尺的零刻度与绳子结点处于同一高度;
(2)给小球一个初速度,并经过调整尽量使小球在水平方向上做圆周运动,这样小球的运动可以看做是匀速圆周运动。小明立刻拿着秒表开始计时并数小球圆周运动的圈数,从他按下秒表的那一刻开始数1,当数到n时停秒表,秒表显示的时间为t,则小球做圆周运动的周期T0=______ 。在小明数数计时的过程中,小乐同学负责从刻度尺上读出铁架台上绳子结点到圆平面的竖直高度,多次测量后取平均值,这样做的目的是为了减小______ (填“偶然误差”或“系统误差”);
(3)由匀速圆周运动规律,小球做圆周运动周期的表达式为T=______ ;(用以上题目所给出的符号表示,若题中没有给出请注明)
(4)带入所测数据经过计算,若,则可以证明运动员的旋转快慢与______ 有关。
(1)将铁架台放在水平桌面上,将小球悬挂在铁架台横杆上,按如图b所示固定好刻度尺,使刻度尺的零刻度与绳子结点处于同一高度;
(2)给小球一个初速度,并经过调整尽量使小球在水平方向上做圆周运动,这样小球的运动可以看做是匀速圆周运动。小明立刻拿着秒表开始计时并数小球圆周运动的圈数,从他按下秒表的那一刻开始数1,当数到n时停秒表,秒表显示的时间为t,则小球做圆周运动的周期T0=
(3)由匀速圆周运动规律,小球做圆周运动周期的表达式为T=
(4)带入所测数据经过计算,若,则可以证明运动员的旋转快慢与
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