第4章　实验6　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【南方凤凰台】2024高考物理（基础版）一轮复习导学案 江苏（新教材新高考）配套精练课件PPT

这是一份第4章　实验6　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【南方凤凰台】2024高考物理（基础版）一轮复习导学案 江苏（新教材新高考）配套精练课件PPT，共18页。PPT课件主要包含了过原点的倾斜直线，操作2，操作3，操作4，ABC，F2－F1，摆线的长度测量有误差，图见解析，F＝kv2＋mg等内容，欢迎下载使用。

1. 为验证匀速圆周运动的向心力与线速度之间的定量关系，某同学设计了如下图所示的实验装置．其中AB是固定在竖直转轴OO′上的水平台，A端固定的压力传感器可测出小钢球对其压力的大小，B端固定一宽度为d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间．实验步骤如下：① 测出挡光片与转轴间的距离L.② 将小钢球紧靠传感器放置在平台上，测出球心与转轴的距离r.③ 使平台AB绕转轴OO′匀速转动．④ 记录压力传感器的示数F和对应的挡光时间Δt.⑤ 保持小钢球质量m和距离r不变，多次改变转动角速度，记录压力传感器示数F和对应的挡光时间Δt.
(1) 小钢球转动的线速度v＝________.(用L、r、d、Δt表示)(2) 用图像法处理实验数据时，若纵轴表示F，则横轴应表示________为宜，则在误差允许范围内，图像应为一条____________________________，其斜率的物理意义为________．(均用m、r、v表示)
2. 为了探究“物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关”，某同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上离小沙袋L处打一个绳结A,2L处打另一个绳结B.请一位同学帮助用秒表计时．如图乙所示，做了四次体验性操作．
操作1：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周．体验此时绳子拉力的大小．操作2：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周．体验此时绳子拉力的大小．操作3：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周．体验此时绳子拉力的大小．操作4：手握绳结A，增大沙袋的质量到原来的2倍，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周，体验此时绳子拉力的大小．(1) 操作2与操作1中，体验到绳子拉力较大的是____________．(2) 操作3与操作1中，体验到绳子拉力较大的是____________．(3) 操作4与操作1中，体验到绳子拉力较大的是____________．
(4) 总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，向心力大小与__________有关．A. 半径 B. 质量C. 周期 D. 线速度的方向(5) 实验中，人体验到的绳子的拉力________(填“是”或“不是”)沙袋做圆周运动的向心力．
【解析】(1) 根据F＝mω2r知，操作2与操作1相比，操作2的半径大，沙袋质量和角速度相等，可知拉力较大的是操作2.(2) 根据F＝mω2r知，操作3与操作1相比，操作3沙袋的角速度较大，半径不变，沙袋的质量不变，可知操作3的拉力较大．(3) 操作4和操作1比较，半径和角速度不变，沙袋质量变大，根据F＝mω2r知，操作4的拉力较大．(4) 由以上四次操作，可知向心力的大小与质量、半径、角速度有关．故选A、B、C.(5) 沙袋做圆周运动的向心力是绳子对沙袋的拉力，作用在沙袋上．而人体验到的绳子的拉力作用在人上，不是同一个力．
3. 某同学做验证向心力与线速度关系的实验．装置如图所示，一轻质细线上端固定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球．钢球静止时刚好位于光电门中央．主要实验步骤如下：
① 用游标卡尺测出钢球直径d.② 将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为F1，用米尺量出线长L.③ 将钢球拉到适当的高度处释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为F2.
4. 某同学用图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系．用一根细线系住钢球，另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上，钢球静止于A点，将光电门固定在A的正下方．钢球底部竖直地粘住一片宽度为x的遮光条．
(1) 用天平测出小球质量，用刻度尺测出摆线长度，用游标卡尺测出钢球直径，示数如图乙所示，钢球直径d＝________mm.(2) 将钢球拉至不同位置由静止释放，读出钢球经过A点时力传感器的读数F及光电门的遮光时间t，算出钢球速度的平方值，具体数据如下表：
请在下面的坐标图中，画出F －v2的关系图像．
(3) 由图像可知，钢球的重力为________N.(4) 若图像的斜率为k，小球质量为m，重力加速度为g，则F与v2的关系式为__________________(用所给物理量的符号表示)．(5) 某同学通过进一步学习知道了向心力的公式，发现实验中使用公式求得小球经过A点的向心力比测量得到的向心力大，你认为产生误差的主要原因是_____________________________________________________________________．
光电门测出的是遮光条通过时的速度，大于钢球球心通过最低点的速度
【解析】(1) 钢球直径d＝11 mm＋0.05 mm×10＝11.50 mm.(2) 画出F －v2的关系图像如图．