高三物理實驗復(fù)習(xí)—探究向心力大小和半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系習(xí)題選編

1、實驗：探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系習(xí)題選編v21、某班同學(xué)在學(xué)習(xí)了向心力的公式Fm和Fm2r后，分學(xué)習(xí)小組進行實驗探究向心力。同學(xué)們用r細繩系一紙杯(杯中有30mL的水)在空中甩動，使紙杯在水平面內(nèi)做圓周運動(如圖乙所示)，來感受向心力。2、根據(jù)公式Fm和Fmr2，某同學(xué)設(shè)計了一個實驗來感受向心力。如圖甲所示，用一根細繩r(1)下列說法中正確的是_。A保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力不變B保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力增大C保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力不變D保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力增大(2)如圖甲所示，繩離杯心40cm處打一

2、結(jié)點A,80cm處打一結(jié)點B，學(xué)習(xí)小組中一位同學(xué)用手表計時，另一位同學(xué)操作，其余同學(xué)記錄實驗數(shù)據(jù)。操作一：手握繩結(jié)A，使杯在水平方向每秒運動一周，體會向心力的大小。操作二：手握繩結(jié)B，使杯在水平方向每秒運動一周，體會向心力的大小。操作三：手握繩結(jié)A，使杯在水平方向每秒運動兩周，體會向心力的大小。操作四：手握繩結(jié)A，再向杯中添30mL的水，使杯在水平方向每秒運動一周，體會向心力的大小。操作二與一相比較：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動半徑大小有關(guān)；操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān)；操作四與一相比較：_相同，向心力大小與_有關(guān)；物理學(xué)中這種實驗方法叫_法。小組總

3、結(jié)階段，在空中甩動紙杯的同學(xué)談感受時說：“感覺手腕發(fā)酸，感覺力不是指向圓心的向心力而是背離圓心的離心力，跟書上說的不一樣”，你認為該同學(xué)的說法正確嗎？答：_?！敬鸢浮?BD角速度、半徑質(zhì)量大小控制變量不正確，見解析v2向向（可視為輕繩）一端拴一個小物體，繩上離小物體40cm處標為點A，80cm處標為點B。將此裝置放在光滑水平桌面上（如圖乙所示）掄動細繩，使小物體做勻速圓周運動，請另一位同學(xué)幫助用秒表計時。操作一：手握A點，使小物體在光滑水平桌面上每秒運動一周，體會此時繩子拉力的大小F1。操作二：手握B點，使小物體在光滑水平桌面上每秒運動一周，體會此時繩子拉力的大小F2。操作三：手握B點，使小物

4、體在光滑水平桌面上每秒運動兩周，體會此時繩子拉力的大小F3。（1）小物體做勻速圓周運動的向心力由_提供；（2）操作二與操作一相比，是為了控制小物體運動的_相同；（3）如果在上述操作中突然松手，小物體將做_?！敬鸢浮坷K子拉力周期（或角速度、轉(zhuǎn)速）勻速直線運動3、如圖，用一根結(jié)實的細繩拴住一個小物體，在足夠大的，光滑水平桌面上掄動細繩，使小物體做勻速圓周運動，則：當你掄動細繩，使小物體做勻速圓周運動時，作用在小物體的拉力_。A沿繩指向圓心B沿繩背向圓心C垂直于繩與運動方向相同D垂直于繩于運動方向相反松手后，物體做_。A半徑更大的圓周運動B半徑更小的圓周運動C平拋運動D直線運動若小物體做圓周運動的半

5、徑為0.4m質(zhì)量為0.3kg，每秒勻速轉(zhuǎn)過5轉(zhuǎn)，則細繩的拉力為_N（結(jié)果用舍有“”的式子表示）【答案】AD1224、某物理興趣小組猜想向心力大小與小球質(zhì)量、半徑及角速度有關(guān)。現(xiàn)做如下實驗，用細線穿過光滑筆桿中，一端拴住小球，另一端用一只手牽住，另一只手抓住筆桿并用力轉(zhuǎn)動，使小球做圓周運動，可近似認為細線拉力提供了小球所器的向心力，實驗過程如下：（1）在保證小球質(zhì)量和角速度不變的條件下，通過改變小球做圓周運動的_，感受向心力的大??；（2）換用不同質(zhì)量的小球，在保證_和半徑不變的條件下，感受向心力的大小；（3）在小球質(zhì)量為m和運動半徑為R不變的條件下，小球做圓周運動所在平面距水平地面的高度為H，當

6、角速度增加到某值時，細線突然斷掉，小球做平拋運動，測得小球落地點到轉(zhuǎn)軸的水平距離為x，當?shù)刂亓铀俣葹間，則細線恰好斷裂時，小球的速度大小是_，細線所能承受的最大拉力是_（用題中字母符號表示）?！敬鸢浮堪霃浇撬俣萭x2R22Hmgx2R22HR5、如圖是向心力演示儀的示意圖，轉(zhuǎn)動手柄1，可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的小球就做勻速圓周運動。小球做圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿使彈簧測力套筒7下降，從而露出標尺8，標尺8上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個球所受向心力的大小。皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可

7、改變兩個塔輪的轉(zhuǎn)速比，以探究物體做圓周運動向心力大小的影響因素。現(xiàn)將小球A和B分別放在兩邊的槽內(nèi)，如圖所示。要探究向心力與角速度的關(guān)系，應(yīng)保證兩球的質(zhì)量和運動半徑相同，使兩球的角速度_（選填“相同”或“不同”）。皮帶套的兩個塔輪的半徑分別為RA、RB。某次實驗讓RA2RB，則A、B兩球的角速度之比為_?！敬鸢浮坎煌?:26、某同學(xué)利用如圖所示的向心力演示器定量探究勻速圓周運動所需向心力F跟小球質(zhì)量m、轉(zhuǎn)速n和運動半徑r之間的關(guān)系。(1)為了單獨探究向心力跟小球質(zhì)量的關(guān)系，必須用_法；(2)轉(zhuǎn)動手柄可以使長槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的球隨之做勻速圓周運動。這時我們可以看到彈簧測力筒上露

8、出標尺，通過標尺上紅白相間等分格數(shù)，即可求得兩個球所受的_；(3)該同學(xué)通過實驗得到如下表的數(shù)據(jù)：次數(shù)1234球的質(zhì)量m/g14.028.014.014.0轉(zhuǎn)動半徑r/cm15.0015.0015.0030.00轉(zhuǎn)速/每秒幾圈n/rs-11121向心力大小F/紅格數(shù)2484根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可歸納概括出向心力F跟小球質(zhì)量m、轉(zhuǎn)速n和運動半徑r之間的關(guān)系是：_（文字表述）；(4)實驗中遇到的問題有：_（寫出一點即可）?！敬鸢浮靠刂谱兞肯蛐牧Υ笮≈龋ɑ蛳蛐牧χ龋┫蛐牧跟小球質(zhì)量m成正比，跟轉(zhuǎn)速n的平方成正比，跟運動半徑r成正比（或向心力F跟小球質(zhì)量m、轉(zhuǎn)速n的平方、運動半徑r的乘積成正比）難以保

9、證小球做勻速圓周運動，轉(zhuǎn)速難按比例調(diào)節(jié)和露出格子數(shù)（或力的讀數(shù)）不穩(wěn)定，難定量化7、在探究向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間關(guān)系的實驗中，如圖所示，是研究哪兩個物理量之間的關(guān)系_A研究向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系B研究向心力與角速度之間的關(guān)C研究向心力與半徑之間的關(guān)系D研究向心力與線速度之間的關(guān)系【答案】A8、如圖所示，圖甲為“向心力演示器驗證向心力公式”的實驗示意圖，圖乙為俯視圖圖中A、B槽分別與a、b輪同軸固定，且a、b輪半徑相同當a、b兩輪在皮帶的傳動下勻速轉(zhuǎn)動（1）兩槽轉(zhuǎn)動的角速度A_B（選填“”“”或“”）（2）現(xiàn)有兩質(zhì)量相同的鋼球，球放在A槽的邊緣，球放在B槽的邊緣，它們到各自轉(zhuǎn)軸的距

10、離之比為2:1則鋼球、的線速度之比為_；受到的向心力之比為_【答案】=;2:1;2:1;9、如圖所示，圖甲為“向心力演示器驗證向心力公式”的實驗示意圖，圖乙為俯視圖。圖中A、B槽分別與a、b輪同軸固定，且a、b輪半徑相同。當a、b兩輪在皮帶的帶動下勻速轉(zhuǎn)動，兩質(zhì)量相同的鋼球，1球放在A槽的邊緣，2球放在B槽的邊緣，它們到各自轉(zhuǎn)軸的距離之比為2:1。（1）鋼球1、2轉(zhuǎn)動的角速度之比_。（2）鋼球1、2受到的向心力之比為_?！敬鸢浮?:12:110、向心力演示器如下圖所示。勻速轉(zhuǎn)動手柄1可以使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的小球也隨著做勻速圓周運動.使小球做勻速圓周運動的向心力

11、由橫臂6的擋板對小球的壓力提供。球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標尺8。已知測力套筒的彈簧相同，根據(jù)標尺8上露出的紅白相間等分標記，可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值。若將變速塔輪2、3上的皮帶共同往下移動一級，則長槽和短槽的角速度之比會_（填“變大”、“不變”、“變小”或者“無法確定”）；如圖所示，放在長短槽內(nèi)的三個小球的質(zhì)量相等，皮帶所在左右塔輪的半徑也相等，則在加速轉(zhuǎn)動過程中，左右標尺漏出的紅白等分標記會_（填“變長”、“不變”、“變短”或者“不確定”），兩邊紅白等分標記之比會_（填“變大”、“不變”、“變小”或者“無法確定”），在勻速轉(zhuǎn)動的過程中，

12、左右標尺紅白標記之比為_?！敬鸢浮孔冃∽冮L不變3:111、一實驗小組利用數(shù)字實驗系統(tǒng)探究圓周運動中向心力與角速度、半徑的關(guān)系他們讓一砝碼做半徑r=0.08m的圓周運動，通過數(shù)字實驗系統(tǒng)測得到若干組向心力F和對應(yīng)的角速度，做出F的關(guān)系圖象如圖甲所示（1）通過分析圖象，猜測F與2可能成正比為進一步證實猜測，可做_關(guān)系圖象來驗證（2）將砝碼做圓周運動的半徑r分別調(diào)整為0.04m、0.12m，在一個坐標系中又得到兩條F圖象，如圖乙所示做一條平行于縱軸的輔助線，觀察_和_的比值，得到力F和半徑r成正比的結(jié)論【答案】（1）F2（2）力；半徑12、在“用圓錐擺驗證向心力的表達式”實驗中,如圖甲所示,細繩的懸

13、點剛好與一豎直放置的刻度尺零刻度線對齊.將畫著幾個同心圓的白紙置于水平桌面上,使鋼球靜止時剛好位于圓心.用手帶動鋼球,調(diào)整白紙的位置,設(shè)法使球剛好沿紙上某個半徑為r的圓做圓周運動,鋼球的質(zhì)量為m,重力加速度為g。(1).用秒表記錄運動n圈的總時間為t,那么小球做圓周運動需要的向心力表達式為Fn=_.(2).通過刻度尺測得小球運動軌道平面距懸點的高度為h,那么小球做圓周運動中外力提供的向心力表達式為F=_;【答案】mrmg(3).改變小球做圓周運動的半徑,多次實驗,得到如圖乙所示的向心力表達式的目的,該圖線的斜率表達式為k=_.r4242n2hgt2t2n2h關(guān)系圖象為一直線時,可以達到粗略驗證

14、13、某同學(xué)做驗證向心力與線速度關(guān)系的實驗。裝置如圖所示，一輕質(zhì)細線上端固定在拉力傳感器上，下端懸掛一小鋼球。鋼球靜止時剛好位于光電門中央。主要實驗步驟如下：R用游標卡尺測出鋼球直徑d；將鋼球懸掛靜止不動，此時力傳感器示數(shù)為F1，用米尺量出線長L；將鋼球拉到適當?shù)母叨忍庒尫?，光電門計時器測出鋼球的遮光時間為t，力傳感器示數(shù)的最大值為F2；已知當?shù)氐闹亓铀俣却笮間，請用上述測得的物理量表示：v2（1）鋼球經(jīng)過光電門時的線速度表達式v_，向心力表達式Fm_。向（2）鋼球經(jīng)過光電門時的所受合力的表達式F合_。dFFgt2L【答案】dtFd2122114、某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個測量玩具小車通過

15、凹形橋最低點時速度的實驗。所用器材有：玩具小車m、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器m（圓弧部分的半徑為R=0.20m）。車橋完成下列填空：(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖（a）所示，托盤秤的示數(shù)m為1.00kg；橋(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時，托盤秤的示數(shù)如圖（b）所示，該示數(shù)m+m為_kg；橋車(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè)，此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示：序號m（kg）11.8521.7531.8541.8051.75(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車m經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為_N；小車通過最低點時的速度車大小為_m/s。（重力加速度大小取10m/s2，計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）【答案】1.40kg8.0N1.4m/s15、裝有拉力傳感器的輕繩，一端固定在光滑水平轉(zhuǎn)軸O，另一端系一小球，空氣阻力可以忽略設(shè)法使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動(如圖甲)，通過拉力傳感器讀出小球在最高點時繩上的拉力大小是F1，在