组卷网 > 高中物理综合库 > 物理实验 > 力学实验 > 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
题型:实验题 难度:0.85 引用次数:694 题号:21583651
如图所示,用向心力演示器探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系。皮带套在左、右两塔轮的圆盘上,匀速转动手柄,可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动,转动时皮带和圆盘间不打滑。小球做圆周运动的向心力由挡板对小球的弹力提供。小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降,从而露出测力筒内的标尺。左、右标尺上露出的红白相间的等分标记就粗略反映向心力大小。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径分别记为r、2rr。左侧塔轮上三个圆盘的半径从上到下依次增大,右侧塔轮上三个圆盘的半径从上到下依次减小,左、右两塔轮最上面圆盘的半径大小相同。实验中提供两个质量相同的重球、一个质量为重球一半的轻球。

(1)通过本实验探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系,应用的思想方法是___________。(填选项前字母序号)
A. 理想实验法       B. 等效替代法
C. 控制变量法       D. 模型建构法
(2)探究向心力大小F与圆周运动半径r的关系时,选用两个质量相同的重球,还应选择___________。(填选项前字母序号)
A. 半径相同的两个圆盘
B. 半径不同的两个圆盘
C. 两球分别放在挡板B、挡板C处
D. 两球分别放在挡板A、挡板B处
(3)按(2)中正确选择后,两次以不同的转速匀速转动手柄,左、右测力筒露出等分标记如图所示。则向心力大小F与球做圆周运动半径r的关系是___________

A. Fr成正比        B. Fr成反比
C. F成正比        D. F成反比
(4)皮带均放在左、右塔轮的中间圆盘,转动手柄,发现当长槽转动一周时,短槽刚好转动两周。则这种皮带放置方式时,长槽与短槽转动的角速度之比___________。保持皮带放在中间圆盘,将重球放在档板B处、轻球放在档板C处,匀速转动手柄,左、右测力筒内露出等分标记的格子数之比的理论值为___________
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(1)给小钢球一定的初速度,使它刚好沿纸上某个半径为r的圆做匀速圆周运动(小球不与纸面接触),用秒表记录运动n圈的总时间t,那么小球做此圆周运动时需要的向心力F_____(用mntr及相应的常量表示);

(2)通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的竖直高度为h,那么小球做此匀速圆周运动时,外力提供的向心力F_____(用mhr及相应的常量表示);
(3)若外力对小球提供的向心力与需要的向心力相等,则可证明向心力表达式正确;
(4)若n取一个确定的值,改变hr多次进行实验获取不同时间t,如以h为横坐标,以_____为纵坐标即可作出图乙所示的正比例函数图象.(选填“t”、“”、“t2”、“”)
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(1)本实验采用的科学方法主要是________(填“控制变量法”或“类比法”)、转换法。
(2)若图中A、B两小球的质量相等,皮带连接的变速塔轮的半径相等,则图中研究的是________
A.向心力F的大小与质量m的关系
B.向心力F的大小与角速度的关系
C.向心力F的大小与半径r的关系
(3)若A、B两小球的质量相等,变速塔轮的半径相等,图中标尺上黑白相间的等分格显示两小球的向心力之比为1∶4,则两小球对应的转动半径之比为________
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