實驗六-探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系

實驗六探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系1.在“探究向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間的關(guān)系”的實驗中：(1)如圖所示，A、B都為鋼球，圖中所示是在研究向心力的大小F與________的關(guān)系．A.質(zhì)量m B.半徑rC.角速度ω(2)如圖所示，若圖中標(biāo)尺上黑白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值為1∶4，由圓周運動知識可以判斷與皮帶連接的變速塔輪相對應(yīng)的半徑之比為________．A.1∶2 B.2∶1C.1∶4 D.4∶12.(2021·常州中學(xué))如圖甲所示為某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們用圓錐擺粗略驗證向心力表達(dá)式的實驗情景．調(diào)節(jié)平臺的高度，盡量使紙面貼近小球但不接觸．用手帶動小球運動使它在放手后恰能在紙面上方沿某個畫好的圓做勻速圓周運動． 甲 乙(1)若忽略小球運動中受到的阻力，小球的質(zhì)量為m，重力加速度為g.在某次實驗中，小球沿半徑為r的圓做勻速圓周運動，用秒表記錄了小球運動n圈的總時間t，則小球做此圓周運動所需的向心力大小F需＝________(用m、n、t、r及相關(guān)的常量表示)．用刻度尺測得細(xì)線上端懸掛點到畫有圓周紙面的豎直高度為h，那么對小球進(jìn)行受力分析可知，小球做此圓周運動所提供的向心力大小F供＝________(用m、h、r及相關(guān)的常量表示)．(2)保持n的取值不變，改變h和r進(jìn)行多次實驗，可獲取不同時間t.學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們想用圖像來處理多組實驗數(shù)據(jù)．為了直觀反映物理量間的關(guān)系，應(yīng)合理選擇坐標(biāo)軸的相關(guān)變量，則應(yīng)該畫________(填“t2－h(huán)”或“t－r”)圖像．畫出的圖像如圖乙所示，則引起圖像中出現(xiàn)橫截距的原因是_____________________

___________________________________________________．3.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(xì)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：①用游標(biāo)卡尺測出鋼球直徑d.②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.③將鋼球拉到適當(dāng)?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(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間，請用上述測得的物理量填空．(1)鋼球經(jīng)過光電門時的線速度表達(dá)式為v＝________，向心力表達(dá)式為F向＝meq\f(v2,R)＝________.(2)鋼球經(jīng)過光電門時的所受合力的表達(dá)式為F合＝________.(3)若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)F向＝F合，則驗證了向心力與線速度的關(guān)系．該實驗可能的誤差是________________．(寫出一條即可)4.(2020·山東青島三模)小鳴同學(xué)組裝了一套實驗裝置如圖甲所示，拉力傳感器豎直固定，一根不可伸長的細(xì)線上端固定在傳感器的掛鉤上，下端系著小鋼球，鋼球底部固定有遮光片，拉力傳感器正下方安裝有光電門，鋼球經(jīng)過最低點時遮光片恰能通過光電門．已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間.小鳴進(jìn)行了下列實驗步驟：甲(1)用游標(biāo)卡尺測遮光片寬度d，如圖乙所示，讀數(shù)d＝________mm.乙(2)拉起鋼球使細(xì)線與豎直方向成不同的角度，鋼球由靜止釋放后均在豎直平面內(nèi)運動，記錄遮光片每次通過光電門的遮光時間Δt和對應(yīng)的拉力傳感器示數(shù)F；根據(jù)記錄數(shù)據(jù)描繪出如圖丙所示的F－eq\f(1,Δt2)圖像，a是已知量．通過圖丙中的信息可以求哪個物理量？____________________；該物理量的表達(dá)式為________(用題目中所給符號表示)．丙5.如圖所示是一個研究向心力與哪些因素有關(guān)的DIS實驗裝置的示意圖，其中做勻速圓周運動的圓柱體的質(zhì)量為m，放置在圓盤上(未畫出)，圓周軌道的半徑為r，力傳感器測定的是向心力，光電傳感器測定的是圓柱體的線速度，以下是所得數(shù)據(jù)和圖乙所示的F－v、F－v2、F－v3三個圖像． 甲 乙v/m·s－11.001.411.872.342.81F/N123.55.57.9(1)數(shù)據(jù)表和圖乙的三個圖像是在用實驗探究向心力F和圓柱體線速度v的關(guān)系時保持圓柱體質(zhì)量不變，半徑r＝0.2m的條件下得到的．研究圖像后，可得出向心力F和圓柱體速度v的關(guān)系式為____________．(2)為了研究F和r成反比的關(guān)系，實驗時除了保持圓柱體質(zhì)量不變外，還應(yīng)保持物理量______________不變．(3)根據(jù)你已經(jīng)學(xué)習(xí)過的向心力公式以及上面的圖線可以推算出，本實驗中圓柱體的質(zhì)量為________kg.6.(2021·啟東中學(xué))如圖所示，同學(xué)們分小組探究影響向心力大小的因素．同學(xué)們用細(xì)繩系一個小沙袋在空氣中甩動，使小沙袋在水平面內(nèi)做圓周運動，來感受向心力．(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，繩對手的拉力將不變B.保持質(zhì)量、繩長不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對手的拉力將增大C.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將不變D.保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長，繩對手的拉力將增大(2)如圖所示，繩上離小沙袋重心40cm處打一個繩結(jié)A，80cm處打一個繩結(jié)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，使小沙袋在水平方向每秒運動1周，體會向心力的大?。僮鞫菏治绽K結(jié)B，使小沙袋在水平方向每秒運動1周，體會向心力的大?。僮魅菏治绽K結(jié)A，使小沙袋在水平方向每秒運動2周，體會向心力的大?。僮魉模菏治绽K結(jié)A，再向小沙袋中添加少量沙子，使小沙袋在水平方向每秒運動1周，體會向心力的大?。俨僮鞫c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)