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实验六探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

作业手册教材原型实验拓展创新实验◆答案核查【听】答案核查【作】备用习题

一、实验目的1.学会使用向心力演示器.2.通过实验探究向心力大小与物体的质量、角速度和轨道半径的关系.

二、实验原理1.探究方法：控制变量法.2.实验思路(1)控制两物体的质量和转动半径相同，探究向心力大小与转动角速度的定量关系.(2)控制两物体的质量和转动角速度相同，探究向心力大小与转动半径的定量关系.(3)控制两物体的转动半径和角速度相同，探究向心力大小与物体质量的定量关系.

三、实验器材向心力演示器(如图所示)，三个金属球(半径相同，其中两个为质量相同的钢球，另一个为质量是钢球一半的铝球).

如图所示，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5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6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7下降，从而露出标尺8.根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值.

四、实验步骤1.把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的转动半径相同.调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度不同.注意向心力的大小与角速度的关系.2.保持两个小球质量不变，增大长槽上小球的转动半径.调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度相同.注意向心力的大小与转动半径的关系.3.换成质量不同的球，分别使两球的转动半径相同.调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度也相同.注意向心力的大小与小球质量的关系.4.重复几次以上实验.

五、数据处理?

六、误差分析1.污渍、生锈等使小球的质量、轨道半径变化，带来的误差.2.仪器不水平带来的误差.3.标尺读数不准带来的误差.4.皮带打滑带来的误差.

七、注意事项?

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?A.探究两个互成角度的力的合成规律B.探究平抛运动的特点C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系√

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(2)在某次实验中，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第____(选填“一”“二”或“三”)层塔轮；一?

???√

?√

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变式1[2024·陕西西安一中模拟]一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体做圆周运动时向心力与角速度、半径的关系.?实验序421.901.430.970.500.230.0628.825.722.018.013.08.54.3

[答案]如图所示[解析]描点后绘图时注意尽量让所描的点落到同一条平滑曲线上，不能落到曲线上的让其均匀分布在曲线两侧，如图所示.

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创新角度实验装置图创新解读实验器材的创新__________________________________________________________________(1)利用力传感器可得向心力的大小(2)用光电门来测圆周运动的周期

创新角度实验装置图创新解读实验器材的创新___________________________________________________________________________续表

创新角度实验装置图创新解读实验原理的创新_________________________________________________________续表

创新角度实验装置图创新解读实验原理的创新__________________________________________________________________续表

考向一实验器材的创新??

(1)实验时，随着装置匀速转动的角速度增大，力传感器1的示数会__________(选填“不断增大”“不断减小”或“保持不变”).保持不变[解析]力传感器1的示数始终等于小球和遮光片的总重力，示数保持不变.

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(1)本实验中用到的物理方法是___(填选项序号).A.微元法 B.控制变量法 C.类比法√[解析]在探究向心力大小与角速度、质量、半径的关系的实验中，需要先控制某些量不变，探究向心力与其中某个物理量的关系，即为控制变量法，故选B.

?1.01.52.02.53.00.400.901.602.503.60?

[答案]如图所示?

?增大1?

考向二实验原理的创新例3[2024·四川成都模拟]某物理兴趣小组“验证向心力大小与线速度大小关系”的实验装置如图所示.实验步骤如下：①按照图示安装仪器，轻质细线上端固定在力传感器上，下端悬挂一小球，小球静止时刚好位于光电门中央；

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变式3[2024·广东佛山模拟]一物理老师设计了一款如图甲所示的研究向心力大小的实验装置，其简化示