2027届新高考物理热点精准复习+探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

2027届新高考物理热点精准复习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．本实验探究向心力与多个物理量之间的关系，因而实验方法采用了______________。(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__________的定量关系。控制变量法角速度(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________的定量关系。(3)使两物体的转动半径、转动的__________相同，探究向心力的大小跟物体质量的定量关系。半径角速度2．向心力演示器如图所示，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，此时小球向外挤压挡板，挡板对小球有一个向内(指向圆周运动的圆心)的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过________上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值。标尺三、实验器材向心力演示器四、实验步骤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。探究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。探究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。探究向心力的大小与质量的关系。4．重复几次以上实验。五、数据处理分别作出______________、Fn－r、Fn－m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系，并得出结论。六、注意事项摇动手柄时应缓慢加速，注意观察其中的一个标尺的格数。达到预定格数时，即保持转速恒定，观察并记录其余读数。Fn－w21教材原型实验(基础考点·自主探究)【跟踪训练】

如图甲所示是向心力演示器，用于探究做圆周运动物体的向心力大小与物体的质量、半径、角速度的关系。挡板A、B、C可以控制小球做圆周运动的半径，所连弹簧测力筒的标尺露出的格数可以显示向心力的大小。挡板A、C到各自转轴的距离均为挡板B到转轴距离的一半。塔轮结构如图乙所示，每侧三个转轮的半径从小到大分别为r、2r、3r，可分别用传动皮带连接。请完成下列问题。(1)探究向心力大小与物体质量的关系时，在挡板A处放铝球。挡板C处放钢球，传动皮带挂左塔轮的中轮，应挂右塔轮的______(填“上”“中”或“下”)轮。中(2)探究向心力大小与角速度的关系时，应采用下列的______(填“A”“B”或“C”)图所示安装器材。C(3)某实验小组为验证向心力公式，将铝球放在挡板B处，钢球放在挡板C处，传动皮带均挂在左、右塔轮的上轮，摇动手柄，稳定后，右侧标尺露出1格，则左侧标尺应该露出______格。已知钢球质量是铝球质量的3倍。6[解析]

(1)探究向心力大小与物体质量的关系时，应控制物体做圆周运动的半径相同，物体做圆周运动的角速度相同，则在挡板A处放铝球。挡板C处放钢球，传动皮带挂左塔轮的中轮，应挂右塔轮中轮。(2)探究向心力大小与角速度的关系时，应控制物体的质量相同，物体做圆周运动的半径相同，故应采用下列的C图所示安装器材。(3)根据向心力表达式可得

又rB＝2rC，m钢＝3m铝，ω左＝3ω右联立可得F左∶F右＝6∶1稳定后，右侧标尺露出1格，则左侧标尺应该露出6格。2创新实验提升(能力考点·深度研析)1．实验方法迁移应用►考向实验器材、实验方案的改进

如图甲所示是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度大小，表格中是所得数据，图乙为Fn－v图像、Fn－v2图像、Fn－v3图像。v/(m·s－1)11.522.53Fn/N0.8823.55.57.9(1)数据表格和图乙中的三个图像是在用实验探究向心力Fn和圆柱体线速度大小v的关系时，保持圆柱体质量不变、半径r＝0.1m的条件下得到的。研究图像后，可得出向心力Fn和圆柱体线速度大小v的关系式为______________________。(2)为了研究Fn与r的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持________________不变。Fn＝0.88v2线速度大小v0.088kg【跟踪训练】

某兴趣小组的同学们用电动机、拉力传感器、电子计数器等设计了一个用圆锥摆验证向心力表达式的实验，如图所示。在支架上固定一个电动机，电动机转轴上固定一拉力传感器，传感器正下方用细线连接一个小球，在装置侧面安装一高度可以调节的电子计数器。本实验中除图中给出的实验器材外没有其他的器材，已知当地重力加速度大小为g。①用刻度尺量出细线的长度L；②闭合电源开关，稳定后，小球在水平面内做匀速圆周运动，记录此时拉力传感器的示数为F；③稳定后，调节计数器前端的位置与球心在同一高度处，当小球第一次离计数器最近的P点时计数器开始计数，并记录为1次，记录小球n次到达P点的时间t，用刻度尺测量出此时电子计数器前端与细线顶端的竖直距离h；④切断电源，整理器材。请回答下列问题：(1)本实验中还需要测量的物理量是__________(写出名称及符号)，如何测出该物理量__________(写明测量