第 1 课时 实验:探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系知识目标核心素养1.理解向心力和向心加速度的概念.2.知道向心力的大小与哪些因素有关,并能用来进行计算.3.知道向心加速度和线速度、角速度的关系,能够用向心加速度公式求解有关问题.1.体验向心力的存在,会设计相关探究实验,体会控制变量法在研究多个物理量关系中的应用.2.培养学生科学思维能力、科学探究和分析问题的能力.3.会用圆周运动的知识解决生活中的问题.一、实验目的1.定性感知向心力的大小与什么因素有关.2.学会使用向心力演示器.3.探究向心力与质量、角速度、半径的定量关系.二、实验方法:控制变量法三、实验方案1.用细绳和物体定性感知向心力的大小.(1)实验原理:如图 1 所示,细线穿在圆珠笔的杆中,一端拴住小物体,另一端用一只手牵住,另一只手抓住圆珠笔杆并用力转动,使小物体做圆周运动,可近似地认为作用在小物体上的细线的拉力,提供了圆周运动所需的向心力,而细线的拉力可用牵住细线的手的感觉来判断.图 1(2)器材:质量不同的小物体若干,空心圆珠笔杆,细线(长约 60 cm).(3)实验过程:① 在小物体的质量和角速度不变的条件下,改变小物体做圆周运动的半径进行实验.② 在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下,改变物体的角速度进行实验.③ 换用不同质量的小物体,在角速度和半径不变的条件下,重复上述操作.(4)结论:半径越大,角速度越大,质量越大,向心力越大.2.用向心力演示器定量探究(1)实验原理如图 2 所示,匀速转动手柄,可以使塔轮、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.这时,小球向外挤压挡板,挡板对小球的反作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力.同时,小球压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力套筒里的弹簧,弹簧的压缩量可以从标尺上读出,该读数显示了向心力大小.图 2(2)器材:向心力演示器.(3)实验过程① 把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使它们的转动半径相同.调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度不一样,探究向心力的大小与角速度的关系.② 保持两个小球质量不变,增大长槽上小球的转动半径.调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,探究向心力的大小与半径的关系.③ 换成质量不同的球,分别使两球的转动半径相同.调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度也相同,探究向心力的大小与质量的关系.④ 重复几次以上实验.(4)数据处理①m、r 一定序号12345...