鲁科版高考物理一轮总复习第5章实验7探究影响向心力大小的因素课时学案

这是一份鲁科版高考物理一轮总复习第5章实验7探究影响向心力大小的因素课时学案，共5页。学案主要包含了自主解答，核心归纳等内容，欢迎下载使用。


1．定性感知实验中，轻小物体受到的重力与拉力相比可忽略。
2．使用向心力演示器时应注意：
(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套筒的格数。达到预定格数时，即保持转速均匀恒定。
考点1 实验原理与实验操作
典例 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)图示情景正在探究的是________。
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
【自主解答】
解析：(1)探究向心力大小与质量、半径、角速度的关系，要采用控制变量法探究，故正确选项为A。
(2)实验中，两小球的种类不同，故是保持两小球的转动半径、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，故正确选项为D。
(3)两小球的转动半径、转动的角速度相同，探究结论是向心力的大小跟物体质量成正比，故正确选项为C。
答案：(1)A (2)D (3)C
考点2 数据分析与误差分析
典例 如图所示，图甲为“用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同，a、b两轮在皮带的带动下匀速转动。

(1)两槽转动的角速度ωA________(选填“>”“＝”或“<”)ωB。
(2)现有两质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2∶1。则钢球①、②的线速度之比为________；受到的向心力之比为________。
【自主解答】
解析：(1)因a、b两轮转动的角速度相同，而两槽的角速度与两轮的角速度相同，则两槽转动的角速度相等，即ωA＝ωB。
(2)钢球①、②的角速度相同，半径之比为2∶1，则根据v＝ωr可知，线速度之比为2∶1；根据F＝mrω2可知，受到的向心力之比为2∶1。
答案：(1)＝ (2)2∶1 2∶1
考点3 实验的改进与创新
典例 如图所示为改装的探究圆周运动的向心加速度的实验装置。有机玻璃支架上固定一个直流电动机，电动机转轴上固定一个半径为r的塑料圆盘，圆盘中心正下方用细线接一个铅锤，圆盘边缘连接细绳，细绳另一端连接一个小球。实验操作如下：
①利用天平测量小球的质量m，记录当地的重力加速度g的大小；
②闭合电源开关，让小球做如图所示的匀速圆周运动，调节激光笔2的高度和激光笔1的位置，让激光恰好照射到小球的中心，用刻度尺测量小球做圆周运动的半径R和球心到塑料圆盘的高度h；
③当小球第一次到达A点时开始计时，并记录为1次，记录小球n次到达A点的时间t；
④切断电源，整理器材。
请回答下列问题：
(1)下列说法正确的是________。
A．小球运动的周期为 eq \f(t,n)
B．小球运动的线速度大小为 eq \f(2πn－1R,t)
C．小球运动的向心力大小为 eq \f(mgR,h)
D．若电动机转速增加，激光笔1、2应分别左移、升高
(2)若已测出R＝40.00 cm，r＝4.00 cm，h＝90.00 cm，t＝100.00 s，n＝51，π取3.14，则小球做圆周运动的周期T＝________ s，记录的当地重力加速度大小应为g＝________ m/s2。(结果均保留3位有效数字)
【自主解答】
解析：(1)从小球第1次到第n次通过A位置，转动圈数为n－1，时间为t，故周期为T＝eq \f(t,n－1)，故A错误；小球的线速度大小为v＝eq \f(2πR,T)＝eq \f(2πn－1R,t)，故B正确；小球受重力和拉力，合力提供向心力，设细线与竖直方向的夹角为α，则F拉cs α＝mg，F拉sin α＝F向，故F向＝mgtan α＝mgeq \f(R－r,h)，故C错误；若电动机的转速增加，则小球的转动半径增加，故激光笔1、2应分别左移、上移，故D正确。
(2)小球做圆周运动的周期T＝eq \f(t,n－1)＝eq \f(100.00,51－1) s＝2.00 s；向心力F向＝mgeq \f(R－r,h)＝meq \f(4π2,T2)R，解得g＝eq \f(4π2Rh,R－rT2)＝9.86 m/s2。
答案：(1)BD (2)2.00 9.86
【核心归纳】
鉴于高考中实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情境，因此，要发现创新角度，善于用基本实验的原理、方法和技巧处理新问题。本实验新调为学生分组实验，会成为高考命题的新增热点。常见创新点如下：
实验目的创新
由探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系的实验，迁移为测量向心加速度和重力加速度的实验
由探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系的实验，迁移为测量角速度大小的实验
实验器材的创新
由力电传感器替代向心力演示器，探究影响向心力大小的因素，使实验数据获取更便捷，数据分析更准确