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:0.65 引用次数:193 题号:22648550
某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小,质量为m的滑块套在水平杆上(不会翻倒),力传感器通过一根细绳连接滑块,用来测量绳中拉力F的大小,最初整个装置静止,细绳刚好伸直但无张力,然后让整个装置逐渐加速转动,最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,滑块的中心固定一块挡光片,宽度为d,滑块的中心到转轴的距离为L,每经过光电门一次,通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力F和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。

(1)某次旋转过程中挡光片经过光电门时的挡光时间为,则滑块转动的线速__________
(2)认为绳的张力充当向心力,如果F=__________(用已知量和待测量的符号表示),则向心力的表达式得到验证。
(3)该小组验证向心力的表达式时,经多次实验,仪器正常、操作和读数均没有问题,发现拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比__________(填“偏大”或“偏小”)。

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实验题 | 适中 (0.65)
【推荐1】如图所示为红叶中学高中部学生小课题组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上,下端悬挂一个质量为m的小球,将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上,调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度,使纸面贴近小球但不接触。
(1)若忽略小球运动中受到的阻力,在具体的计算中可将小球视为质点,重力加速度为g
①小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于______(选填选项前的字母)。
A.绳子对球拉力             B.小球自身重力
C.拉力和重力的合力             D.拉力在水平方向的分力
②在某次实验中,小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动,用秒表记录了小球运动n圈的总时间t,则小球做此圆周运动所需要的向心力大小______(用mntr及相关的常量表示)。用刻度尺测得细线上端悬挂点到球心的距离为l,那么对小球进行受力分析可知,小球做此圆周运动所受的合力大小______(用mlr及相关的常量表示)。
③保持小球运动圈数n的取值不变,用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h,改变hr进行多次实验,可获取不同时间t。小课题组的同学们根据小球所受的合力F与向心力大小相等的关系,画出了如图所示的图像,测得图线的斜率为k,则由此图线可知,重力加速度的测量值应为______
(2)在考虑到有空气阻力的影响下,上述实验中小球运动起来后,经过比较长的时间,会发现其半径越来越小,足够长时间后,小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略,即每一周都可视为匀速圆周运动。则在上述小球和卫星运动半径减小过程中,请对小球和卫星运动的周期变化情况进行分析与比较。

2024-05-19更新 | 25次组卷
实验题 | 适中 (0.65)
名校
【推荐2】某班的一些同学在学习了平抛运动和圆周运动的有关知识后,自发组建了一个物理兴趣小组,想自己动手做实验来研究平抛运动的规律以及探究向心力大小的表达式。实验时,这些同学分成了三个小组,其中第一小组的同学利用如图甲所示的实验装置“研究平抛物体运动”,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。

(1)关于该实验,以下说法正确的是___________
A.小球运动的轨道可以不光滑,但斜槽轨道末端必须保持水平
B.白纸在外侧、复写纸在内侧,让白纸压着复写纸
C.实验中最好选用密度大,体积小的小球
D.为了得到小球的运动轨迹,需要用平滑的曲线把所有的点都连起来
(2)第二小组的同学让小球做平抛运动,用频闪照相机对准方格背景照相,拍摄到如图乙所示的照片,已知每个小方格边长10cm,当地的重力加速度g取10m/s2,其中第4个点处位置已被污迹覆盖。若以拍摄的第1个点为坐标原点,水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系,则被拍摄到的小球在第4个点位置的坐标为(___________cm,___________cm)。小球平抛的初速度大小为___________m/s。

(3)第三小组的同学利用如图丙所示的装置探究向心力大小的表达式,长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍,长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。
①下列实验与第三小组同学的实验中采用的实验方法一致的是___________
A.探究弹簧弹力与形变量的关系
B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.探究加速度与力、质量的关系
②若皮带套左右两个塔轮的半径分别为R1R2。某次实验使R1=2R2,则AC两处的角速度之比为___________
2023-04-23更新 | 370次组卷
实验题 | 适中 (0.65)
名校
【推荐3】某同学用如图甲所示的装置探究向心力跟质量、半径、角速度关系。一根光滑的水平杆可绕竖直杆在水平面内转动,质量不同的小物块可以穿在水平杆上,用细线通过定滑轮与力传感器相连,调节细线长度可改变物块转动的半径。水平杆绕竖直杆转动时,力传感器上显示物块受到的拉力大小。

   

(1)为探究向心力跟半径的关系,实验中需要控制______________________两个物理量保持不变。
(2)该同学在探究向心力跟角速度ω的关系时,选用质量适当的物块和长度适当的细线,多次改变竖直杆转速后,记录多组力与对应角速度数据,用图像法来处理数据,画出了如图乙所示的图像,该图线是一条过原点的直线,则图像横坐标x表示的物理量是___________

   

A.ω       B.       C. D.
2023-08-31更新 | 272次组卷
共计 平均难度:一般