物理必修 第二册2 向心力示范课课件ppt

这是一份物理必修 第二册2 向心力示范课课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了实验自主学习，控制变量法，匀速圆周运动，反作用力，向心力，压缩量，实验互动探究，ω一定，实验典例突破，课堂素养达标等内容，欢迎下载使用。

一、实验目的1.定性感知向心力的大小与什么因素有关。2.学会使用向心力演示器。3.探究向心力与质量、角速度、半径的定量关系。二、实验器材向心力演示器、小球等。
三、实验原理与设计1.实验的基本思想——___________。2.实验原理: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_____________,这时小球向外挤压挡板,挡板对小球的_________提供了小球做匀速圆周运动的_______,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_______可以从标尺上读出,该读数显示了向心力的_____。
3.实验设计:(1)控制m和r相同时,观察___与_______的比值。 (2)控制m和ω相同时,观察__与_______的比值。(3)控制r和ω相同时,观察__与_______的比值。
实验过程一、实验步骤1.把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,调整塔轮上皮带,使两球的角速度也相同,探究向心力与质量的关系。4.重复几次以上实验。
二、数据收集与分析1.m、r一定:
4.分别作出F向 -ω2、F向 -r、F向 -m的图像。
【误差分析】1.实验原理不完善造成系统误差:小球所受的向心力应该由弹簧的弹力、重力、槽的支持力的合力来提供。2.测量、操作不够准确造成偶然误差:实际操作过程中很难保证小球做匀速圆周运动。
【实验探究】1.通过控制变量法,我们发现向心力的大小和m、r、ω存在什么样的关系?(科学态度与责任)提示:①在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度的平方成正比。②在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成正比。③在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比。
2.你能根据得到的实验规律写出向心力的表达式吗?(科学思维)提示:Fn=mrω2=m 。
【类型1】实验操作【典例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　　　 A.控制变量法　　　　 B.累积法C.微元法　　D.放大法(2)图示情境正在探究的是　　　 A.向心力的大小与半径的关系B.向心力的大小与线速度大小的关系C.向心力的大小与角速度大小的关系D.向心力的大小与物体质量的关系
(3)通过本实验可以得到的结论是　　 A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比C.在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比D.在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比
【解析】(1)在这个装置中,控制半径、角速度不变,只改变质量,来探究向心力与质量之间的关系,故采用了控制变量法,A正确。(2)控制半径、角速度不变,只改变质量,来探究向心力与质量之间的关系,所以D选项正确。(3)通过控制变量法,得到的结论为在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比,所以C选项正确。答案:(1)A　(2)D　(3)C
【类型2】数据处理【典例2】如图所示,在验证向心力公式的实验中,质量相同的钢球①②分别放在转盘A、B上,它们到所在转盘轴的距离之比为2∶1,a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮,a、b轮半径之比为1∶2,用皮带连接a、b两轮转动时,钢球①②所受向心力之比为(　　)A.8∶1　　　　　B.4∶1C.2∶1 D.1∶2
【解析】选A。皮带传动,边缘上的点线速度大小相等,所以va=vb,a轮、b轮半径之比为1∶2,所以由v=rω得 ,共轴的点角速度相等,两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等,则ω1∶ω2=2∶1,根据向心加速度a=rω2,得a1∶a2=8∶1,钢球的质量相等,由F=ma得,向心力之比F1∶F2=8∶1,所以A正确。
1.向心力演示器如图所示,转动手柄1,可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以不同的角速度做匀速圆周运动,小球做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使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8,标尺8上露出的等分格子的多少可以显示出两球所受向心力的大小。
(1)现将小球分别放到两边的槽内,为探究小球受到的向心力大小与角速度大小的关系,下列做法正确的是(　　)A.在小球运动半径相等的情况下,用质量相同的钢球做实验B.在小球运动半径相等的情况下,用质量不同的钢球做实验C.在小球运动半径不等的情况下,用质量不同的钢球做实验D.在小球运动半径不等的情况下,用质量相同的钢球做实验
(2)在该实验中应用了　　　　　　　探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。 【解析】(1)要探究小球受到的向心力大小与角速度的关系,需控制小球的质量和半径不变,所以A正确,B、C、D错误。(2)由前面分析可知该实验采用的是控制变量法。答案:(1)A　(2)控制变量法
2.如图所示,同学们分小组探究影响向心力大小的因素。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空气中甩动,使杯在水平面内做圆周运动,来感受向心力。如图甲,绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B,学习小组中一位同学用手表计时,另一位同学操作,其余同学记录实验数据:
操作一:手握绳结A,使杯在水平方向每秒运动1周,体会向心力的大小。操作二:手握绳结B,使杯在水平方向每秒运动1周,体会向心力的大小。操作三:手握绳结A,使杯在水平方向每秒运动2周,体会向心力的大小。操作四:手握绳结A,再向杯中添加30 mL的水,使杯在水平方向每秒运动1周,体会向心力的大小。
(1)操作二与一相比较:质量、角速度相同,向心力的大小与转动半径大小有关;操作三与一相比较:质量、半径相同,向心力的大小与角速度的大小有关;操作四与一相比较:　　　　　　　　　　相同,向心力大小与　　　　　有关; (2)物理学中此种实验方法叫　　　　　　　　法。 (3)小组总结阶段,在空中甩动,使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说:“感觉手腕发酸,感觉力的方向不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力,跟书上说的不一样。”你认为该同学的说法是否正确?为什么?
【解析】根据向心力公式F向=mω2r,由牛顿第二定律,则有FT=mω2r;操作二与一相比较:质量、角速度相同,向心力的大小与转动半径大小有关;操作三与一相比较:质量、半径相同,向心力的大小与角速度的大小有关;操作四与一相比较:角速度、半径相同,向心力大小与质量有关;物理学中此种实验方法叫控制变量法。该同学受力分析的对象是自己的手,我们实验受力分析的对象是纸杯,细线的拉力提供纸杯做圆周运动的向心力,指向圆心。细线对手的拉力与向心力大小相等,方向相反,背离圆心。