高中物理实验报告集锦07科学探究：向心力-高中物理实验报告集锦学案

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实验目的
探究做圆周运动的物体所需要的向心力 F 与其质量 m、转动半径 r 和转动角速度 ω 之 间的关系。
实验器材
向心力演示器、小球等。
实验原理与设计
如图 3-15 所示，匀速转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就 随之做匀速圆周运动。挡板对小球的作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时， 小球挤压挡板的力使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从标尺上读出，该读数即 显示了向心力的大小。如何研究向心力与物体质量、转动半径以及角速度之间的关系？
实验步骤
（1）把两个质量不同的小球分别放在长槽和短槽上，调整塔轮上的皮带和小球位置， 使两球的转动半径和角速度都相同。转动手柄，观察向心力的大小与质量的关系。
（2）换两个质量相同的小球，使两球的角速度相同。再增大长槽上小球的转动半径， 使两球的转动半径不同。转动手柄，观察向心力的大小与半径的关系。
（3）若要研究向心力的大小与角速度的关系，请按照你设计的实验步骤操作。
数据分析 请记录实验现象，分析实验中得到的向 心力大小与物体质量、转动半径及角速度的 关系。
实验结论：向心力F与物体质量m、转动半径r、角速度二次方ω2成正比。
讨论 在探究影响向心力大小的因素时，为何 要注意控制变量？请通过日常生活中的案例， 说明控制变量的重要性。
方法点拨 实验应采用控制变量法进行探 究。在改变某个因素（如半径）的 同时，必须控制其他因素（如质量和 角速度）不变，以便于找出这个因素 影响向心力变化的规律。
安全警示 快速转动手柄 时，注意扶住实验 装 置， 以 免 其 倾 覆，同时要防止小 球从槽内甩出。
另外方案：我们还可用如图 3-16 所示的 DIS 向心力实验器 来进一步定量探究影响向心力大小的因素。实验中， 通过力传感器测出向心力 F 的大小，通过光电门传感 器测量挡光杆的挡光时间，进而求出角速度 ω 的大小。 借助 DIS 数据采集器以及计算机等工具分析 F 与 m、r、 ω 之间的定量关系。
素 养 提 升：能分析物理现象，提出可探究的物理问题；能在他人帮助下采用控制变量的方法设计 相关的探究方案，解决问题，能通过向心力演示仪等器材获得证据；能分析归纳实验信息、 形成与实验目的相关的结论，作出解释；能撰写比较完整的实验报告，在报告中能呈现设计的实验步骤、实验表格、分析过程及实验结 论，能根据实验报告进行交流。 注意提升实验设计能力及分析归纳能力。 ——科学探究
例题1。向心力演示器如图所示．为探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，下列做法正确的是（ ）
例题2. 在用向心力演示器探究向心力大小与哪些因素有关的实验中，仪器结构如图所示．
(1)要验证向心力大小与转动的快慢有关，取两个质量相同的小球，要保持半径相同，应分别把它们放在短槽6点和长槽的________点，皮带应该连接11轮和________轮；
(2)要验证向心力大小和半径的关系，仍取质量相同的两个小球，分别放在长槽的________点和短槽的6点，皮带应连接2轮和________轮；
(3)此实验中采用的研究方法是________．
A．
在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的钢球做实验
B．
在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验
C．
在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验
D．
在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的钢球做实验