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高中 | 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第五章 曲线运动
5.6 向心力
探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
某实验小组用如图所示装置探究向心力大小$F$与质量$m$、角速度$\omega$和半径$r$之间的关系,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力,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下降从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。

本实验的实验方法是 (填“理想实验法”“等效替代法”或“控制变量法”)。
本实验的实验方法是控制变量法。
摇动手柄时,图中长槽上 $B$处挡板的转动半径大于$A$ 处挡板的半径,短槽上$C$处挡板的转动半径等于$A$ 处挡板的转动半径,要探究向心力与角速度的关系,将质量 (填“相同”或“不同”)的小球,分别放在挡板 (填“$A$、$C$”或“$B$、$C$”)处,将皮带处于左右塔轮的半径 (填“相等”或“不等”)的塔轮上。
探究向心力与角速度的关系,将质量相同的小球,分别放在挡板$A$、$C$处(半径相同),将皮带处于左右塔轮的半径不等的皮带轮上,两个轮转动的角速度不同。
将质量之比为$2:1$的两个小球分别放在挡板$B$、$C$处,$B$、$C$挡板到转轴的距离之比为$2:1$,皮带选用左右塔轮的半径之比为$3:1$,实验会发现,左、右标尺露出格数之比为 。
由$\omega=\dfrac{v}{r}$
结合题意可知,左右两塔轮转动的角速度之比为$1:3$,由$F=mr\omega^{2}$
结合题意可知,左右两球做圆周运动的向心力之比为$4:9$,即左、右标尺露出格数之比为$4:9$。
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