1、高一必修二物理與學案課題：6.2.2 實驗：探究向心力大小的表達式、學習目標1、體驗向心力的存在，會分析向心力的來源。2、實驗探究影響向心力大小的相關因素，知道向心力大小的表達式.、設計實驗，進行驗證。1、實驗儀器：2、實驗原理：控制變量法。3、實驗設計：(1)定性感知實驗設計思路：如圖所示，細線穿在圓珠筆的桿中，一端拴住小物體， 另一端用一只手牽住，另一只手抓住圓珠筆桿并用力轉動 ，使小物體做圓周運動，可近 似地認為作用在小物體上的細線的拉力提供了圓周運動所需的 ，而細線的拉 力可用牽住細線的手的感覺來判斷。(2)定量分析實驗設計思路：控制小球質量和半徑不變 ，探究向心加速度與 的關系。控制

2、小球質量和角速度不變，探究向心加速度與 的關系。控制小球半徑和角速度不變，探究向心加速度與 的關系。4、實驗步驟：勻速轉動手柄，可以使塔輪、長槽和短槽勻速轉動，槽內的小球也就隨之做勻速圓周運動。這時，小球向外擠壓擋板，擋板對小球的反作用力提供了小球做勻速圓周運動的向心力。同時，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，彈簧的壓縮量可以從標尺上讀出，該讀數顯 示了向心力大小。(1)把兩個質量相同的小球放在長槽和短槽上，使它們的轉動半徑相同。調整塔輪上的皮帶，使 兩個小球的角速度不一樣。探究向心力的大小與角速度的關系。(2)保持兩個小球質量不變，增大長槽上小球的轉動半徑。調整塔輪上的皮

3、帶，使兩個小球的角 速度相同。探究向心力的大小與半徑的關系。(3)換成質量不同的小球，分別使兩小球的轉動半徑相同。調整塔輪上的皮帶，使兩個小球的角 速度也相同。探究向心力的大小與質量的關系。(4)重復幾次以上實驗。5、數據處理(1)m、r 一定序號123456產向(2)m、3一定序號123456.產向T(3)r、3一定序號123456產向m(4)分別作出F向-3F向-r、F向-m的圖像。(5)實驗結論：在質量和半徑一定的情況下，在質量和角速度一定的情況在半徑和角速度一定的情況向心力的大小與角速度的平方成正比。:,向心力的大小與半徑成正比。,向心力的大小與質量成正比。典例1、影響向心力大小的因素

4、的定性分析如圖所示，同學們分小組探究影響向心力大小的因素。同學們用細繩系一紙杯（杯中有30 mL的水）在空中甩動，使杯在水平面內做圓周運 動,來感受向心力。則下列說法中正確的是 。A.保持質量、繩長不變，增大車t速，繩對手的拉力將不變B.保持質量、繩長不變，增大轉速，繩對手的拉力將增大C.保持質量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將不變D.保持質量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將增大（2）如圖甲，繩離杯心40 cm處打一結點A,80 cm處打一結點B,學習小組中一位同學用手表記時，另操作一：手握繩結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B,使杯在水平方向每秒運

5、動一周，體會向心力的大小。操作三：手握繩結A,使杯在水平方向每秒運動二周,體會向心力的大小。位同學操作，其余同學記錄實驗數據：操作四：手握繩結A,再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平方向每秒運動一周，體會向心力的大小。則：操作二與一相比較：質量、角速度相同，向心力的大小與轉動半徑大小有關；操作三與一相比較：質量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關；操作四與一相比較 ：相同，向心力大小與 有關；物理學中此種實驗方法叫 法。小組總結階段，在空中甩動紙杯，使杯在水平面內做圓周運動的同學談感受時說：“感覺手腕發酸感覺力的方向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

6、學的說法是否正確，為什么？。答案：（1）B、D （2） 角速度（線速度）、半徑 質量 控制變量說法不對，該同學受力分析的象是自己的手，我們實驗受力分析的對象是紙杯，細線的拉力提 供紙杯做圓周運動的向心力指向圓心。細線對手的拉力與“向心力”大小相等 典例2、影響向心力大小因素的定量分析控制變量法是物理實驗探究的基本方法之一。如圖是用控制變量,方向相反，背離圓心法探究向心力大小與質量 n角速度3和半徑r之間關系的實驗 情境圖，其中：探究向心力大小與質量m之間關系的是圖 (2)探究向心力大小與角速度3之間關系的是圖 答案:(1)丙(2)甲課后作業:1、如圖所示是用以說明向心力和質量、半徑之間關系的儀

7、器 ，球P和Q可以在光滑桿上無摩擦地滑動,兩球之間用一條輕繩連接，mp=2g當整個裝置以角速度3A.兩球受到的向心力大小相等B.P球受到的向心力大于Q球受到的向心力C.兩球均受到重力、支持力和向心力三個力的作用D.當增大時，Q球將沿桿向外運動2、如圖所示，在驗證向心力公式的實驗中，質量相同的鋼球、分別放在轉盤A、B上，它們到所在轉盤轉軸的距離之比為2 ： 1。a、b分別是與A盤、B盤同軸白輪。a、b的輪半徑之比為1： 2，用皮帶連接a、b兩輪轉動時，鋼球、所受的向心力之比為(A )A.8 ： 1B.4 ： 1C.2 ： 1D.1 ： 2勻速旋轉時，兩球離轉軸的距離保持不變，則此時(A )3、用

8、如圖所示的裝置來探究小球做圓周運動所需向心力的大小F與質量m角速度和半徑r之間的關系。兩個變速輪塔通過皮帶連接，轉 動手柄使長槽和短槽分別隨變速輪塔勻速轉動，槽內的鋼球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對鋼球的壓力提供向心力，鋼球對擋板的反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個鋼球所受向心力的比值。如圖是探究過程中某次實驗時裝置的狀態。(1)在研究向心力的大小F與質量m關系時，要保持 相同。A. 和r B. 3和mC.m和r D.m 和F(2)如圖中所示，兩個鋼球質量和半徑相等，則是在研究向心力的大小 F與 的關系。A.質量m B.半徑r C.角速

9、度«(3)若圖中標尺上紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值為1 ： 9,與皮帶連接的兩個變A.1 : 3B.3 ： 1C.1 ： 9D.9 ： 1速輪塔的半徑之比為。答案：(1)A(2)C (3)B4、如圖甲所示是某同學探究做圓周運動的物體質量、向心力、軌道半徑及線速度關系的實驗裝置做勻速圓周運動的圓柱體放置在水平光滑圓盤上，力傳感器測量向心力 F,速度傳感器測量圓柱體的線速度v,該同學通過保持圓柱體質量和運動半徑不變，來探究向心力F與線速度v的關系：(1)該同學采用的實驗方法為 。A.等效替代法B.控制變量法C. 理想化模型法 D.比值法(2)改變線速度v,多次測量，該同學測出了五組F、v數據，如表所示：v/(m - s-1)1.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.507.90該同學對數據分析后，在圖乙坐標紙上描出了五個點。作出F-v2圖線；若圓柱體運動半徑r=0.2 m,由作出的F-v2圖線可得圓柱體的質量m=kg(保留兩位有效數字)。【解析】(1)實驗中