《山东高考》一轮复习教师用书2021 第4章 实验6　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

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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
一、实验目的
1．学会使用向心力演示器。
2．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。
二、实验原理
1．使两物体的质量、转动的半径相同，探究向心力的大小跟转动的角速度
的定量关系。
2．使两物体的质量、转动的角速度相同，探究向心力的大小跟转动的半径
的定量关系。
3．使两物体的转动半径、转动的角速度相同，探究向心力的大小跟物体质
量的定量关系。
三、实验器材：向心力演示器
四、实验步骤
1．向心力大小与哪些因素有关的定性分析。
(1)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径
进行实验。
(2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变小物体的角速
度进行实验。
(3)换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作。
2．向心力与质量、角速度、半径关系的定量分析。
匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做
匀速圆周运动。这时，小球向外挤压挡板，挡板对小球的反作用力提供了小球做
匀速圆周运动的向心力。同时，小球压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力套筒
里的弹簧，弹簧的压缩量可以从标尺上读出，该读数显示了向心力大小。
1
(1)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上，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一样。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质量的关系。
(4)重复几次以上实验。
五、数据处理
1．把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上，使它们的转动半径相同，调
整塔轮上的皮带，使两个小球转动的角速度之比分别为 1∶1、1∶2和1∶3，分
别读出两球所需的向心力大小，将结果填入表一。
表一：m1＝m2，r1＝r2。
实验次数 F1/格F2/格
1
2
3
2.把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上，使半径之比为 2∶1；调整塔
轮上的皮带，使两个小球的角速度相同，分别读出两球所需的向心力大小，将
结果填入表二。
表二：m1＝m2，ω1＝ω2。
F1/格F2/格
3.把两个质量不同的小球放在长槽和短槽上，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相同，分别读出两球所需的向心力大小，
2
将结果填入表三。
表三：r1＝r2，ω1＝ω2。
F1/
格
F2/
格
分析与论证：
(1)分析表一中和两列的值，发现 F跟ω的二次方成正比。
(2)分析表二中和两列的值，发现 F跟r成正比。
(3)分析表三中和两列的值，发现 F跟m成正比。
实验结论：
物体做圆周运动需要的向心力跟物体的质量成正比，跟半径成正比，跟角
速度的平方成正比。
六、注意事项
1．定性分析实验中，轻小物体受到的重力与拉力相比可忽略。
2．使用向心力演示仪时应注意
(1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故。
(2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数，达到预
定格数时，即保持转速均匀恒定。
实验原理与操作
[题组训练]
1.用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小
与哪些因素有关。
(1)本实验采用的科学方法是________。
3
摘要：

实验六　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系一、实验目的1．学会使用向心力演示器。2．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。二、实验原理1．使两物体的质量、转动的半径相同，探究向心力的大小跟转动的角速度的定量关系。2．使两物体的质量、转动的角速度相同，探究向心力的大小跟转动的半径的定量关系。3．使两物体的转动半径、转动的角速度相同，探究向心力的大小跟物体质量的定量关系。三、实验器材：向心力演示器四、实验步骤1．向心力大小与哪些因素有关的定性分析。(1)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实验。(2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变小物体的...

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