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1、第6讲实验:探究向心力大小与半径、.角速度、.质的关系I.如图甲所示,向心力演示仪可探究小球做圆周运动所衢向心力的大小尸与质J1.t，”、角速度如和半径r之间的关系.长槽的A、8处和短槽的C处分别到各自转轴中心距国之比为2：1：E变速塔轮自上而卜有三种组合方式,左行每层半径之比由上至下分别为1：1、2：I和3：1.如图乙所示。(I)本实验的目的是探究向心力的大小与小球而量，、角速度3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.用单摆测阜或力加速度的大小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,把两个阴砧相等的钢球放在八、C位置,
2、探究向心力的大小与半径的关系,则需要将传动皮带词至第(选填一”“二”或三”)层塔轮.(3)在另一次实於中,把两个砥呆相等的网球放在从C位置.传动皮带位于笫二层.依动手柄J1.1.当塔轮匀速转动时,左右两标尺露出的格子数之比约为,A.1.：2B.I：4C.2：1D.4：12.为探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系,某实验小加通过如图甲所示的装置进行实脸.滑块套在水平杆上,加水平杆一起绕将直杆做匀速阴冏运动,力传感器通过细绳连接泡块,用来测出向心力F的大小.滑块上固定遮光片,宽度为公光电门可以记录遮光片通过的时间,测得旋转半径为r滑坎的杆匀速阳周运动,每羟过光电门一次,通过力传感器和光电门就同
3、时扶褥一组向心力尸和用速度e的数据.Isr甲(I)为了探究向心力与角速度的关系,需要控制和保持不变,某次旋转过程中遮光片羟过光电门时的遮光时间为。,则角速度O=;(2)以F为纵坐标,以右为横坐标,可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示且线.图线不过坐标版点的原因是,3.(2023山东日腹一模)某物理兴趣小组利用传整器进行“探究向心力大小F与半径八角速度8、顺麻，”的关系”实览实验装就如图甲所示,装置中水平光滑直杆能K1.彤直转轴起转动,将滑块套在水平直杆匕用细线符滑块与固定的力传感湍连接,当滑块随水平光滑直杆一起匀速转动时.细城的拽力提供滑块做Ia周运动的向心力。拉力的大小Ur以通过力传感器测
4、得,滑块转动的角速度可以通过知速度传盛器测汨,乙(I)小组同学先让一个泞块做半径r为020m的圆周运动,得到图乙中图纹.然后保持滑块质量不变.再将运动的半径r分别调整为0/4m、0.16m,0.18m,0.22n在同一坐标系中又分别得到图乙中、四条图线，(2)木实验所采用的实验探究方法与下列哪些实懿是相同的,A.探究平他运动的特点B.探究变压湍原、刚线圈电质与匝数的关系C探究两个互成珀度的力的合成规律D.探究加速度与物体受力、物体侦h1.：的关系(3)对图税的数据进行处理,扶得J，Fr图像,如图丙所示,该图像是一釜过原点的直线,则图像横坐标X代表的是.(用半径八角速度。、质1ft，”表示)4.
5、(2024山东济南模拟)某同学用如图印所示的装置探究钢质小球自由摆动至最低点时的速度大小与此时细线拉力的关系。其中,力传感器显示的是小球自由提动过程中各个时刻细线拉力的大小.光电nr盘的是小球趟过光电门的挡光时间A%(D调整细线长度.使细线悬垂时,小球中心恰好位于光电门中心:(2)要测破小球通过光电n的速度,还制测出写出御要浏城的物理砒及其表示符号),小球通过光电门的速度表达式为V=；(3)改变小球通过光电门的速度重更实物.测出多组速度V和对应拉力内的数据.作出&T；图像如图乙所示。已知当地重力加速度为9.7m0.则出图像可知,小球的质量为kg.光电门到悬点的用离为m。5.(2023山东济宁期
6、中向1图所示,某研学小组的同学们用网锥摆验证向心力友达式.在具体的计厚中可将小球视为质点.重力加速度为g。部分实脸步骤如卜N用天平测出小球的质疑利小球用细现拉起、贴近小球,在其下方平放一张画有多个同心圆的白纸堆其圆心恰好位于恐点正下方.使小俅做【堀推提运动.通过纸上的网对照得出小球做匀速同周运动的轨如用秒衣测量小球的行动周期.用刻度尺测出轨迹的半径.（选填选项前的字母）;（I）小球做匀速引冏运动所受的向心力是A.小球所受细子的拉力B.小球所受的重力C小球所受拉力和亚力的合力2）在某次实验中,小环沿半径为，的圆做匀速圆周运动,用秒在记录了小琼运动”圈的总时间，.则小球做此网周运动的向心力大小6=
7、.（用r、r及相关的常崎表示）:用刻度尺测得细纹上端抵拌点到画有即周纸面的竖出高度为.那么对小球进行受力分析可知,小球做此即周运动所受的合力大小尸=.（川小、A、r及和美的常此表示）;（3）保持”的取值不变,改变力和r进行多次实验.可荻取不同时间I.研学小组的同学们想用图像来处理多组实脸数据.若小球所受的合力F与向心力人大小相等.则这些图像中合理的是.w参考答案第6讲实验:探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系1.答案C(2)-(3)B解析(D探究向心力的大小与小球质量，、角速度”和半径r之间的关系,采用的实骁方法是控制受量法。用油膜法估测油酸分子的大小,采用的实验方法是通迂测量宏观量来测量
8、微现货,故A错误;用单盘测量重力加速度的大小,分别测量出摆长和周期,通过单摆茂期公式计算得到重力加速度大小,不是采用控制变量法.故B错误:探究加速度与物体受力、皆体质量的关系,采用的实验方法是控制变量法.故C正确。(2)在某次实验中,把两个质量相等的钠球放在八、C位置,探究向心力的大小与半径的关系芯使两球的角速度相同,则需要将传动皮带调至第一层塔轮。(3)在另一次实险中,把两个质量杷等的钢球放在8、C位置,则两球做留周运动的半径相等;传动皮带位于第二层.则两球做圆周运动的角速度之比为：=R：2照=1：2.根据F=,mJr可如.当塔轮匀速i动时.左右两标尺露出的格子数之比约为F4：F.=v2：3
9、右2=1：4.故选B.2.答案(1)滑块质地旋转半径高(21滑块受到摩擦力解析(D根据控制变量法.为了探究向心力与角速度的关系,雷矍控制滑块质量和旋转半径不变.滑块转动的线,速度为V啥其中V=M则0=3。(2)图线不过坐标原点的原因是:滑块和水平杆之间有摩擦力,开始一段时间,摩擦力提供向心力，当摩擦力达到最大值后,才存在绳子拉力。3答案(2)BD(3)(或”“产等带0即可)解析(2)本实肱所采用的实物探究方法是保持滑块质量不变,探究运动半径在不同值时.滑块的向心力大小与角速度之间的关系,属于控制变量法.与“探究变压器原、副线密电压与匝效的关系“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验的探究方
10、法相同，探究平处运动的特点”和“探究两个互成角度的力的合成规律”两实验的探究方法是等效法。故选B、D。(3)题男乙中各网线均为曲线,对困境的数据进行分析可以看出.当a增大为原来的2倍计.增大为原来的4倍.当“增大为原来的3倍时/增大为原来的9倍可知/与J成正比,以F为税轴.序为横轴,则图像是一条过原点的直线,故黑图丙图像横坐标X代表的是6。4 .答臬(2)小球的直径d(3)0.051.0解析(2)根据速度公式-彳如.要冽量速度.需要知道钢球在挡光件间内的位移,即小球的直径H速度表达式为V=?(3)小球摆至敢低点时,由向心力公式得细战的拉力Fr=mg+：；.当小球速度为零时拉力最小.此时拉力与重力相等,对比图线可知mg=0.485N.解得n=0.05kg.由=：=竽解得r=1.0m.5 .答案C(2严声TB解析(1)对小球进行受力分析,受到蜷子的技力和重力。小球傲匀速回周运动,两者的合力提供向心力.根据利量数据可求出角速度”=驾.则向心力为EI=切/，=哼尤.设绳子与聂直方向的夹角为久拉力沿绳子方向酹向上,所以合力为尸=WJgtana=ng=写，(3)合力提供向心力,则有如窘=詈,整理得F=吟.所以图像应该选择B。
