《實(shí)驗(yàn)：探究向心力大小的表達(dá)式》 課時(shí)作業(yè)

第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)：探究向心力大小的表達(dá)式

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.定性感知向心力的大小與什么因素有關(guān)。2.學(xué)會使用向心力演示器。3.探究向心力與質(zhì)量、角速度、半徑的定量關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)器材】向心力演示器、小球等。【實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)】1.實(shí)驗(yàn)的基本思想——___________。2.實(shí)驗(yàn)原理：勻速轉(zhuǎn)動手柄，可以使塔輪、長槽和短槽勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的小球也就隨之做_____________，這時(shí)小球向外擠壓擋板，擋板對小球的_________提供了小球做勻速控制變量法勻速圓周運(yùn)動反作用力圓周運(yùn)動的_______，同時(shí)小球壓擋板的力使擋板另一端壓縮彈簧測力套筒里的彈簧，彈簧的_______可以從標(biāo)尺上讀出，該讀數(shù)顯示了向心力的_____。向心力壓縮量大小3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：(1)控制m和r相同時(shí)，觀察___與_______的比值。(2)控制m和ω相同時(shí)，觀察__與_______的比值。(3)控制r和ω相同時(shí)，觀察__與_______的比值。ω向心力r向心力m向心力【實(shí)驗(yàn)過程】一、實(shí)驗(yàn)步驟1.把質(zhì)量相同的小球放在長槽和短槽上，使它們的轉(zhuǎn)動半徑相同，調(diào)整塔輪上的皮帶，使兩個(gè)小球的角速度不一樣，探究向心力的大小與角速度的關(guān)系。2.保持兩個(gè)小球質(zhì)量不變，增大長槽上小球的轉(zhuǎn)動半徑，調(diào)整塔輪上的皮帶，使兩個(gè)小球的角速度相同，探究向心力的大小與半徑的關(guān)系。3.換成質(zhì)量不同的球，分別使兩球的轉(zhuǎn)動半徑相同，調(diào)整塔輪上皮帶，使兩球的角速度也相同，探究向心力與質(zhì)量的關(guān)系。4.重復(fù)幾次以上實(shí)驗(yàn)。二、數(shù)據(jù)收集與分析1.m、r一定：序號123456F向ωω22.m、ω一定：

序號123456F向r3.r、ω一定：

序號123456F向m4.分別作出F向

-ω2、F向

-r、F向

-m的圖像。

【誤差分析】1.實(shí)驗(yàn)原理不完善造成系統(tǒng)誤差：小球所受的向心力應(yīng)該由彈簧的彈力、重力、槽的支持力的合力來提供。2.測量、操作不夠準(zhǔn)確造成偶然誤差：實(shí)際操作過程中很難保證小球做勻速圓周運(yùn)動。

【實(shí)驗(yàn)探究】1.通過控制變量法，我們發(fā)現(xiàn)向心力的大小和m、r、ω存在什么樣的關(guān)系？ (科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)提示：①在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與角速度的平方成正比。②在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成正比。③在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比。

2.你能根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)規(guī)律寫出向心力的表達(dá)式嗎？(科學(xué)思維)提示：Fn=mrω2=m。類型一實(shí)驗(yàn)操作【典例1】用如圖所示的裝置可以探究做勻速圓周運(yùn)動的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān)。(1)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是_______A.控制變量法 B.累積法C.微元法 D.放大法(2)圖示情境正在探究的是_______A.向心力的大小與半徑的關(guān)系B.向心力的大小與線速度大小的關(guān)系C.向心力的大小與角速度大小的關(guān)系D.向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系(3)通過本實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)論是_____A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與角速度成正比B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與線速度的大小成正比C.在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比D.在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成反比【解析】(1)在這個(gè)裝置中，控制半徑、角速度不變，只改變質(zhì)量，來探究向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系，故采用了控制變量法，A正確。(2)控制半徑、角速度不變，只改變質(zhì)量，來探究向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系，所以D選項(xiàng)正確。(3)通過控制變量法，得到的結(jié)論為在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比，所以C選項(xiàng)正確。答案：(1)A

(2)D

(3)C類型二數(shù)據(jù)處理【典例2】如圖所示，在驗(yàn)證向心力公式的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量相同的鋼球①②分別放在轉(zhuǎn)盤A、B上，它們到所在轉(zhuǎn)盤軸的距離之比為2∶1，a、b分別是與A盤、B盤同軸的輪，a、b輪半徑之比為1∶2，用皮帶連接a、b兩輪轉(zhuǎn)動時(shí)，鋼球①②所受向心力之比為 (

)A.8∶1

B.4∶1C.2∶1 D.1∶2【解析】選A。皮帶傳動，邊緣上的點(diǎn)線速度大小相等，所以va=vb，a輪、b輪半徑之比為1∶2，所以由v=rω得

共軸的點(diǎn)角速度相等，兩個(gè)鋼球的角速度分別與共