2023届高考物理一轮复习知识点精讲与2024高考题模考题训练专题29探究精品.pdfVIP

2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第五章圆周运动

专题29探究向心力

第一部分知识点精讲

1．实验目的：

(1)学会使用向心力演示器；

(2)通过实验探究向心力与半径、角速度、质量的关系。

2．实验仪器：向心力演示器(如图)，三个金属球(半径相同，其中两个为质

量相同的钢球，另一个为质量是钢球一半的铝球)。

3．实验原理

如图所示，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随

之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心

力由横臂6的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作

用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分

标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。

4．实验步骤及观察结果

(1)调整标尺，使两根标尺起点和套筒上口处于同一水平面上，皮带放在第

一挡，转速为1∶1的皮带盘处，质量相同的两钢球分别放在两个槽上半径相等

的横臂挡板内侧，然后摇动手柄，观察到标尺读数始终相等。

(2)将长槽上钢球由第一挡板内侧移至第二挡板内侧，此时两个质量相同的

钢球转动半径之比为2∶1，转动手柄，观察到标尺格数之比为2∶1。

(3)将长槽上的钢球换成铝球，并移至第一挡板内侧，两个金属球质量比为1∶

2，转动手柄，观察到标尺格数之比为1∶2。

(4)把皮带放在第二挡，转速之比为2∶1，将长槽上铝球换成钢球，转动手

柄，两球角速度之比为2∶1，观察到标尺格数之比为4∶1。

(5)将皮带放在第三挡，转速之比为3∶1，转动手柄，两球角速度之比为3∶

1，观察到标尺格数之比为9∶1。

5．实验结论

由步骤(1)及其结果可知，半径、角速度、质量相同时，向心力大小相同；

由步骤(2)及其结果可知，角速度、质量相同时，向心力与半径成正比；

由步骤(3)及其结果可知，半径、角速度相同时，向心力与质量成正比；

由步骤(4)(5)及其结果可知，半径、质量相同时，向心力与角速度的平方成

正比。

2

由以上可推知：F＝mωr。

n

6．实验误差

(1)污渍、生锈等使小球质量半径变化，带来的误差。

(2)仪器不水平带来的误差。

(3)标尺读数不准带来的误差。

(4)皮带打滑带来的误差。

7．注意事项

(1)实验前要做好横臂支架安全检查，检查螺钉是否有松动，保持仪器水平。

(2)实验时转速应从慢到快，且转速不宜过快，以免损坏测力计弹簧。

(3)注意防止皮带打滑，尽可能保证ω比值不变。

(4)注意仪器的保养，延长仪器使用寿命，并提高实验可信度。

第二部分最新高考题精选

1.（6分）（2015全国理综I·22）某物理小组的同学设计了一个粗侧玩具小车通过凹形桥

最低点时的速度的实验。所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分

的半径为R=0.20m）。

完成下列填空：

（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为1.00kg;

（2）将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为

______kg;

（3）将小车从将凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托

盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：

（4）根据以上数据，

可求出小车经过将凹形桥最低点时对桥的压力为____N，小车经过将凹形桥最低点时的速度

大小为____m/s，(重力加速度大小取9.80m/s2.计算结果保留2位有效