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专题27 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【热重难点】最新高考物理一轮复习讲义
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这是一份专题27 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系-【热重难点】最新高考物理一轮复习讲义，文件包含专题27探究向心力大小与半径角速度质量的关系原卷版docx、专题27探究向心力大小与半径角速度质量的关系解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共19页， 欢迎下载使用。
1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;
2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。
3、听要结合写和思考。
4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。
其次，要学会记忆：
1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。
2、合理用脑。
3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：
一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。
1.摸透主干知识 2.能力驾驭高考 3.科技领跑生活
2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升
专题27 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
【特训典例】
传统探究法
1．在探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系的实验中。
（1）在探究向心力的大小与角速度的关系时，要保持 相同。
A．和 B．和m C．m和 D．m和
（2）本实验采用的实验方法是 。
A．累积法 B．控制变量法 C．微元法 D．放大法
（3）甲同学在进行如图甲所示的实验，他是在研究向心力的大小与 的关系。
（4）乙同学用如图乙所示装置做该实验，他测得铝球与钢球质量之比为1:2，两球运动半径相等，观察到标尺上红白相间的等分格显示出铝球与钢球所受向心力的比值为2:1，则他实验中与皮带相连接的变速塔轮对应的半径之比为 。
2．如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系．长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为．变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和，如图乙所示。
（1）本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是 。
A．用油膜法估测油酸分子的大小
B．用单摆测量重力加速度的大小
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第 层塔轮（选填“一”“二”或“三”）；
（3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为 ．
A． B． C． D．
3．如图甲，利用向心力演示器探究做圆周运动的小球，当质量、半径一定时，所需向心力大小F与角速度之间关系。
（1）如图乙，若传动皮带套在塔轮第二层，左、右塔轮半径R1、R2之比为2:1，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为 ；
（2）图中标尺上黑白相间的等分格显示如图丙，则A、C两处钢球所受向心力大小之比约为 ；
（3）由此实验，得到的结论是 。
4．如图1是向心力演示仪的示意图，匀速转动手柄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，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由长槽及短槽上的挡板6对小球的弹力提供，该力的大小通过挡板的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，因此标尺8上露出的红白相间等分格子的数量可以显示出两个球所受向心力的比值。长槽上A挡板距左转轴的距离与短槽上B挡板距右转轴的距离相等。挡板距左转轴的距离是A挡板距左转轴距离的两倍。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上（已知塔轮2由上到下，圆盘半径分别为、、；塔轮3由上到下，圆盘半径分别为、、），可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动所受向心力大小的影响因素。图2中甲、乙、丙是用控制变量法探究小球所受向心力大小与小球质量、小球转动角速度和转动半径之间关系的实验情境图，所用钢球质量相同，钢球质量大于铝球质量。
（1）本实验采用的实验方法是 。
A．放大法 B．累积法 C．微元法 D．控制变量法
（2）探究小球所受向心力大小与小球质量之间关系的是图2中的 （选填“甲”“乙”“丙”）；
（3）探究小球所受向心力大小与小球转动角速度之间关系的是图2中的 （选填“甲”“乙”“丙”）。
（4）可以得到的结果有 。
A．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
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
C．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
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
光电传感法
5．某同学用如图所示的装置验证向心力公式与速度的关系，一根细线（大约长50cm ）系住一个质量为m＝0.25kg的钢球（小球的质量通过天平测出），通过一拉力传感器（质量不计）悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A点，其光线刚好对准小球的球心。将钢球拉至不同位置由静止释放，小球经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度（其中D为球的直径，可用游标卡尺测出）。记录钢球每次经过最低点时的计时器示数t以及计时器工作时拉力传感器中读数T。
（1）用计算钢球经过最低点时需要的向心力大小，式中R应测量悬点O到 之间的竖直距离。
A．钢球在A点时的顶端
B．钢球在A点时的球心
C．钢球在A点时的底端
（2）用测小球经过最低点时的速度，用游标卡尺测量小球的直径D，示数如图所示，其读数为 cm。
（3）下表为某同学的实验结果：
他发现表中的F向与T-mg之间存在差异，你认为这可能是实验时哪些原因造成的：
A．小球的质量测量值偏小
B．小球的质量测量值偏大
C．光电门的光线对准球心的偏上方一点
D．光电门的光线对准球心的偏下方一点
6．图甲为探究向心力跟质量、半径、角速度关系的实验装置，金属块放置在转台上，电动机带动转台做圆周运动，改变电动机的电压，可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间，金属块被约束在转台的凹槽中，只能沿半径方向移动，且跟转台之间的摩擦力很小可以忽略。
（1）某同学为了探究向心力跟角速度的关系，改变转台的转速，对应每个转速由 读出金属块受到的拉力，由光电计时器读出转动的周期T，计算出转动的角速度ω= 。
（2）上述实验中，该同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图乙所示的图像，图线是一条过原点的直线，请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是 ，单位是 。
（3）为了验证向心力跟半径、质量的关系，还需要用到的实验器材有 和 。
7．某同学用如图甲所示装置做探究向心力大小与角速度大小关系的实验。水平直杆随竖直转轴一起转动，滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细绳处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。
（1）滑块和角速度传感器的总质量为20g，保持滑块到竖直转轴的距离不变，多次仅改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数，根据实验数据得到的图像如图乙所示，图像没有过坐标原点的原因是 ，滑块到竖直转轴的距离为 m。（计算结果保留三位有效数字）
（2）若去掉细线，仍保持滑块到竖直转轴的距离不变，则转轴转动的最大角速度为 。
8．某兴趣小组用如图所示的传感器装置，探究做匀速圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、轨道半径及角速度之间的关系。
（1）本实验应采用的方法为 。
（2）小组同学为了探究向心力跟角速度的关系，需要控制 和 两个变量保持不变，实验中，挡光片每经过光电门一次，通过力各发球方度吗2共题传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度的数据。
（3）小组同学先让一个砝码做半径r为0.14m的自电油机圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持砝码质量不变，再将运动的半径r分别调整为0.12m、0.10m、0.08m、0.06m，在同一坐标系中又分别得到图甲中②、③、④、⑤四条图线。
（4）对①图线的数据进行处理，获得了F－x图像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是 。
（5）对5条F－图线进行比较分析，可以得出m一定时，的结论。请你简要说明得到结论的方法 。
特训目标
特训内容
目标1
传统探究法（1T—4T）
目标2
光电传感法（5T—8T）
F向（×10－1N）
1.10
1.44
1.66
2.00
2.38
T-mg（×10－1N）
1.25
1.58
1.79
2.11
2.58
1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;
2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。
3、听要结合写和思考。
4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。
其次，要学会记忆：
1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。
2、合理用脑。
3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：
一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。
1.摸透主干知识 2.能力驾驭高考 3.科技领跑生活
2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升
专题27 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
【特训典例】
传统探究法
1．在探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系的实验中。
（1）在探究向心力的大小与角速度的关系时，要保持 相同。
A．和 B．和m C．m和 D．m和
（2）本实验采用的实验方法是 。
A．累积法 B．控制变量法 C．微元法 D．放大法
（3）甲同学在进行如图甲所示的实验，他是在研究向心力的大小与 的关系。
（4）乙同学用如图乙所示装置做该实验，他测得铝球与钢球质量之比为1:2，两球运动半径相等，观察到标尺上红白相间的等分格显示出铝球与钢球所受向心力的比值为2:1，则他实验中与皮带相连接的变速塔轮对应的半径之比为 。
2．如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系．长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为．变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为、和，如图乙所示。
（1）本实验的目的是探究向心力的大小与小球质量m、角速度和半径r之间的关系，下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是 。
A．用油膜法估测油酸分子的大小
B．用单摆测量重力加速度的大小
C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系
（2）在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在A、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第 层塔轮（选填“一”“二”或“三”）；
（3）在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为 ．
A． B． C． D．
3．如图甲，利用向心力演示器探究做圆周运动的小球，当质量、半径一定时，所需向心力大小F与角速度之间关系。
（1）如图乙，若传动皮带套在塔轮第二层，左、右塔轮半径R1、R2之比为2:1，则塔轮转动时，A、C两处的角速度之比为 ；
（2）图中标尺上黑白相间的等分格显示如图丙，则A、C两处钢球所受向心力大小之比约为 ；
（3）由此实验，得到的结论是 。
4．如图1是向心力演示仪的示意图，匀速转动手柄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，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由长槽及短槽上的挡板6对小球的弹力提供，该力的大小通过挡板的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，因此标尺8上露出的红白相间等分格子的数量可以显示出两个球所受向心力的比值。长槽上A挡板距左转轴的距离与短槽上B挡板距右转轴的距离相等。挡板距左转轴的距离是A挡板距左转轴距离的两倍。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上（已知塔轮2由上到下，圆盘半径分别为、、；塔轮3由上到下，圆盘半径分别为、、），可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动所受向心力大小的影响因素。图2中甲、乙、丙是用控制变量法探究小球所受向心力大小与小球质量、小球转动角速度和转动半径之间关系的实验情境图，所用钢球质量相同，钢球质量大于铝球质量。
（1）本实验采用的实验方法是 。
A．放大法 B．累积法 C．微元法 D．控制变量法
（2）探究小球所受向心力大小与小球质量之间关系的是图2中的 （选填“甲”“乙”“丙”）；
（3）探究小球所受向心力大小与小球转动角速度之间关系的是图2中的 （选填“甲”“乙”“丙”）。
（4）可以得到的结果有 。
A．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
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
C．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
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
光电传感法
5．某同学用如图所示的装置验证向心力公式与速度的关系，一根细线（大约长50cm ）系住一个质量为m＝0.25kg的钢球（小球的质量通过天平测出），通过一拉力传感器（质量不计）悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A点，其光线刚好对准小球的球心。将钢球拉至不同位置由静止释放，小球经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度（其中D为球的直径，可用游标卡尺测出）。记录钢球每次经过最低点时的计时器示数t以及计时器工作时拉力传感器中读数T。
（1）用计算钢球经过最低点时需要的向心力大小，式中R应测量悬点O到 之间的竖直距离。
A．钢球在A点时的顶端
B．钢球在A点时的球心
C．钢球在A点时的底端
（2）用测小球经过最低点时的速度，用游标卡尺测量小球的直径D，示数如图所示，其读数为 cm。
（3）下表为某同学的实验结果：
他发现表中的F向与T-mg之间存在差异，你认为这可能是实验时哪些原因造成的：
A．小球的质量测量值偏小
B．小球的质量测量值偏大
C．光电门的光线对准球心的偏上方一点
D．光电门的光线对准球心的偏下方一点
6．图甲为探究向心力跟质量、半径、角速度关系的实验装置，金属块放置在转台上，电动机带动转台做圆周运动，改变电动机的电压，可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间，金属块被约束在转台的凹槽中，只能沿半径方向移动，且跟转台之间的摩擦力很小可以忽略。
（1）某同学为了探究向心力跟角速度的关系，改变转台的转速，对应每个转速由 读出金属块受到的拉力，由光电计时器读出转动的周期T，计算出转动的角速度ω= 。
（2）上述实验中，该同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图乙所示的图像，图线是一条过原点的直线，请你分析他的图像横坐标x表示的物理量是 ，单位是 。
（3）为了验证向心力跟半径、质量的关系，还需要用到的实验器材有 和 。
7．某同学用如图甲所示装置做探究向心力大小与角速度大小关系的实验。水平直杆随竖直转轴一起转动，滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细绳处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。
（1）滑块和角速度传感器的总质量为20g，保持滑块到竖直转轴的距离不变，多次仅改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数，根据实验数据得到的图像如图乙所示，图像没有过坐标原点的原因是 ，滑块到竖直转轴的距离为 m。（计算结果保留三位有效数字）
（2）若去掉细线，仍保持滑块到竖直转轴的距离不变，则转轴转动的最大角速度为 。
8．某兴趣小组用如图所示的传感器装置，探究做匀速圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、轨道半径及角速度之间的关系。
（1）本实验应采用的方法为 。
（2）小组同学为了探究向心力跟角速度的关系，需要控制 和 两个变量保持不变，实验中，挡光片每经过光电门一次，通过力各发球方度吗2共题传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度的数据。
（3）小组同学先让一个砝码做半径r为0.14m的自电油机圆周运动，得到图甲中①图线。然后保持砝码质量不变，再将运动的半径r分别调整为0.12m、0.10m、0.08m、0.06m，在同一坐标系中又分别得到图甲中②、③、④、⑤四条图线。
（4）对①图线的数据进行处理，获得了F－x图像，如图乙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是 。
（5）对5条F－图线进行比较分析，可以得出m一定时，的结论。请你简要说明得到结论的方法 。
特训目标
特训内容
目标1
传统探究法（1T—4T）
目标2
光电传感法（5T—8T）
F向（×10－1N）
1.10
1.44
1.66
2.00
2.38
T-mg（×10－1N）
1.25
1.58
1.79
2.11
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