专题6.5 实验：探究向心力的大小 【人教版】 题型 【题型1 实验原理、思想】 【题型2 实验器材、操作】 【题型3 器材、原理的创新】 例题讲解 【题型1 实验原理、思想】 【例1】在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中。 (1)如图所示，A、B都为质量相同的钢球，图中所示是在研究向心力的大小F与_____的关系。 A.质量m B.角速度ω C.半径r (2)如图所示，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为_____。 A.1∶4 B.4∶1 C.1∶2 D.2∶1 【变式1-1】在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图所示，悬点刚好与一个竖直的刻度尺零刻度线对齐。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于圆心。用手带动钢球，设法使它刚好沿纸上某个半径为的圆周运动，钢球的质量为，重力加速度为。 用秒表记录运动圈的总时间为，那么小球做圆周运动中需要的向心力表达式为 _____ 。 通过刻度尺测得小球轨道平面距悬点的高度为，那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为 _____ 。 【变式1-2】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．向心力的大小与转动半径的关系 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果是_____。 A．在质量和转动半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比 B．在质量和转动半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比 C．在转动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，向心力的大小与转动半径成反比 【变式1-3】 某同学利用如图所示的向心力演示器定量探究匀速圆周运动所需向心力F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系。 (1)为了单独探究向心力跟小球质量的关系，必须用_____法； (2)转动手柄可以使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球随之做匀速圆周运动。这时我们可以看到弹簧测力筒上露出标尺，通过标尺上红白相间等分格数，即可求得两个球所受的_____； (3)该同学通过实验得到如下表的数据： 次数 球的质量m/g 转动半径r/cm 转速/每秒几圈n/(r·s－1) 向心力大小F/红格数 1 14.0 15.00 1 2 2 28.0 15.00 1 4 3 14.0 15.00 2 8 4 14.0 30.00 1 4 根据以上数据，可归纳概括出向心力F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系是：_____(文字表述)； (4)实验中遇到的问题有：_____(写出一点即可)。 【题型2 实验器材、操作】 【例2】 向心力演示器如图所示。匀速转动手柄1可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速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，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。已知测力套筒的弹簧相同，根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。若将变速塔轮2、3上的皮带共同往下移动一级，则长槽和短槽的角速度之比会_____(填“变大”“不变”“变小”或者“无法确定”)；如图所示，放在长短槽内的三个小球的质量相等，皮带所在左右塔轮的半径也相等，则在加速转动过程中，左右标尺漏出的红白等分标记会_____(填“变长”“不变”“变短”或者“不确定”)，两边红白等分标记之比会_____(填“变大”“不变”“变小”或者“无法确定”)，在匀速转动的过程中，左右标尺红白标记之比为_____。 ... ...
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