
1、有準(zhǔn)備的去聽(tīng),也就是說(shuō)聽(tīng)課前要先預(yù)習(xí),找出不懂的知識(shí)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,帶著知識(shí)點(diǎn)和問(wèn)題去聽(tīng)課會(huì)有解惑的快樂(lè),也更聽(tīng)得進(jìn)去,容易掌握;
2、參與交流和互動(dòng),不要只是把自己擺在“聽(tīng)”的旁觀者,而是“聽(tīng)”的參與者。
3、聽(tīng)要結(jié)合寫(xiě)和思考。
4、如果你因?yàn)榉N種原因,出現(xiàn)了那些似懂非懂、不懂的知識(shí),課上或者課后一定要花時(shí)間去弄懂。
其次,要學(xué)會(huì)記憶:
1、要學(xué)會(huì)整合知識(shí)點(diǎn)。把需要學(xué)習(xí)的信息、掌握的知識(shí)分類(lèi),做成思維導(dǎo)圖或知識(shí)點(diǎn)卡片,會(huì)讓你的大腦、思維條理清醒,方便記憶、溫習(xí)、掌握。
2、合理用腦。
3、借助高效工具。學(xué)習(xí)思維導(dǎo)圖,思維導(dǎo)圖是一種將放射性思考具體化的方法,也是高效整理,促進(jìn)理解和記憶的方法。最后,要學(xué)會(huì)總結(jié):
一是要總結(jié)考試成績(jī),通過(guò)總結(jié)學(xué)會(huì)正確地看待分?jǐn)?shù)。
1.摸透主干知識(shí) 2.能力駕馭高考 3.科技領(lǐng)跑生活
探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系
(模擬精練+真題演練)
1.(2023·遼寧沈陽(yáng)·沈陽(yáng)二中??寄M預(yù)測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示裝置探究向心力大小與線速度大小和運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系。光滑的水平直桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸上,水平直桿的左側(cè)固定寬度為d的擋光條,擋光條到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為,水平直桿的右側(cè)套上質(zhì)量為的滑塊,用細(xì)線將滑塊與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器連接,物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為,細(xì)線處于水平伸直狀態(tài),細(xì)線拉力的大小可以通過(guò)力傳感器測(cè)得。安裝在鐵架臺(tái)上的光電門(mén)可測(cè)遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間。
(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度如圖乙所示,d=___________cm;
(2)當(dāng)滑塊隨水平直桿一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),光電門(mén)顯示遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為,則此時(shí)滑塊線速度大小v=___________(用字母d,Δt表示);若保持滑塊到豎直轉(zhuǎn)軸的距離不變,讓轉(zhuǎn)軸以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),測(cè)得多組力傳感器的示數(shù)和對(duì)應(yīng)的擋光時(shí)間。為了畫(huà)出線性圖像,應(yīng)做力與___________(選填“”、“”、“”或“)的函數(shù)圖像。
【答案】
【詳解】(1)[1]用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度如圖乙所示,則
(2)[2]光電門(mén)顯示遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為,則此時(shí)擋光條的速度大小為擋光條和滑塊的角速度相等,根據(jù)可知擋光條到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為,滑塊到轉(zhuǎn)軸的距離為,則滑塊線速度大小為
[3]根據(jù)牛頓第二定律有可知為了畫(huà)出線性圖像,應(yīng)做力與的函數(shù)圖像。
2.(2023·新疆烏魯木齊·統(tǒng)考三模)如圖甲所示是某興趣小組設(shè)計(jì)的驗(yàn)證向心力大小表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)裝置。在O處固定一力傳感器,其下方用細(xì)線懸掛一重力為的小球,在小球靜止的最低點(diǎn)A處固定一光電門(mén)。(含有數(shù)據(jù)采集器及配套設(shè)施的光電門(mén)和力傳感器均未畫(huà)出)實(shí)驗(yàn)時(shí),首先用刻度尺測(cè)出小球靜止時(shí)懸點(diǎn)O到球心的距離L,然后將小球從最低點(diǎn)A處拉升到一定高度后(保持細(xì)線繃緊)由靜止釋放,釋放后。小球做(部分)圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到A處時(shí)采集一組數(shù)據(jù):力傳感器的示數(shù)F和小球通過(guò)光電門(mén)的遮光時(shí)間。之后每隔采集一組F、的數(shù)據(jù),共采集6~10組。改變小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑L,重復(fù)上述步驟。根據(jù)采集的數(shù)據(jù),作出的圖像如圖乙所示。
(1)圖乙是以________為縱坐標(biāo)作出的(用已知量和測(cè)量量的字母表示)。
(2)根據(jù)圖乙中的任意一條圖線均可得到:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)質(zhì)量和________一定時(shí),向心力的大小與線速度或角速度的平方成正比。
(3)若在圖乙中橫坐標(biāo)上取某一值,圖乙中的每一條圖線對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)的值與相應(yīng)的半徑的________(選填“乘積”或“比值”)相等,則可得:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)質(zhì)量和線速度的大小一定時(shí),向心力的大小與半徑成反比。
(4)實(shí)驗(yàn)中,每次改變小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑L后,小球由靜止釋放的位置距最低點(diǎn)的高度________。
A.必須相同 B.必須不同 C.可以相同,也可以不同
【答案】 半徑 乘積 C
【詳解】(1)[1]根據(jù)向心力公式有可見(jiàn)圖乙是以為縱坐標(biāo)作出的。
(2)[2]根據(jù)圖乙中的任意一條圖線的斜率所以可得到做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)質(zhì)量和半徑一定時(shí),向心力的大小與線速度或角速度的平方成正比。
(3)[3]由上分析變形得所以若在圖乙中橫坐標(biāo)上取某一值,圖乙中的每一條圖線對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)的值與相應(yīng)的半徑的乘積相等,則可得:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)質(zhì)量和線速度的大小一定時(shí),向心力的大小與半徑成反比。
(4)[4]實(shí)驗(yàn)中,小球到最低點(diǎn)的速度不需要保持定值,所以每次改變小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑L后,小球由靜止釋放的位置距最低點(diǎn)的高度可以相同,也可以不同。
故選C。
3.(2023·福建龍巖·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))某同學(xué)為了探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需要的向心力F與其質(zhì)量m、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω之間的關(guān)系。
(1)該同學(xué)先用如圖甲所示的向心力演示器探究F與ω的關(guān)系. 在兩小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相等時(shí),標(biāo)尺上的等分格顯示得出兩個(gè)小球A、B所受向心力的比值為1:4,由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)可以判斷與皮帶連接的變速塔輪相對(duì)應(yīng)的半徑之比為_(kāi)________
A.1:2 B.2:1 C. 1:4 D.4:1
(2)為了更精確探究F與ω的關(guān)系,該同學(xué)再用如圖乙所示接有傳感器的向心力實(shí)驗(yàn)器來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。力傳感器可直接測(cè)量向心力的大小F,水平直桿的一端套一個(gè)滑塊P,另一端固定一個(gè)寬度為d的擋光條,擋光條到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為D。某次旋轉(zhuǎn)過(guò)程中擋光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)傳感器,系統(tǒng)自動(dòng)記錄其擋光時(shí)間為Δt,力傳感器的示數(shù)為F,則角速度ω=_________。改變?chǔ)兀@得多組F、Δt的數(shù)據(jù),以F為縱坐標(biāo),以_________(填“Δt”、“”、“”或“”)為橫坐標(biāo),在坐標(biāo)紙中描點(diǎn)作圖得到一條直線,結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖線不過(guò)原點(diǎn),該同學(xué)多次實(shí)驗(yàn),作出的該圖線也不過(guò)原點(diǎn),經(jīng)檢查分析,實(shí)驗(yàn)儀器、操作和讀數(shù)均沒(méi)有問(wèn)題,則圖線不過(guò)原點(diǎn)的主要原因是__________________。
【答案】 B 滑塊與轉(zhuǎn)盤(pán)之間存在摩擦力
【詳解】(1)[1]根據(jù)兩球的向心力之比為1:4,半徑和質(zhì)量相等,則轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比為1:2,因?yàn)榭科鲃?dòng),變速塔輪的線速度大小相等,根據(jù)可知,與皮帶連接的變速塔輪對(duì)應(yīng)的半徑之比為2: 1,故選B。
(2)[2]每次遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的線速度大小為由線速度大小和角速度大小的關(guān)系式可
[3]根據(jù)牛頓第二定律可得可知應(yīng)以F為縱坐標(biāo),以為橫坐標(biāo)。
[4]圖線不過(guò)原點(diǎn)的主要原因是滑塊與轉(zhuǎn)盤(pán)之間存在摩擦力。
4.(2022·全國(guó)·校聯(lián)考一模)某科技小組想驗(yàn)證勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力大小的表達(dá)式,裝置如圖,用能夠顯示并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的小電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),OB為豎直軸的中心線,長(zhǎng)為d的水平橫臂OA固定在OB上,不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)線上端固定在A處,下端穿過(guò)球心并固定。在裝置后面放一貼有白紙的豎直平板,調(diào)節(jié)裝置使初位置OA、OB所在的平面與豎直平板平行,用平行光源將裝置垂直投影在豎直板的白紙上。
①描下裝置在白紙上的投影OB和OA,測(cè)出OA投影長(zhǎng)度也為d,說(shuō)明平行光源與墻垂直。
②啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),記錄電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f,當(dāng)小球轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí),利用直尺與影子相切,描下小球軌跡在白紙上影子的最下邊緣水平切線CB,記下小球到達(dá)最右邊緣影子的豎直切線,CB與交于C點(diǎn),B為CB與OB的交點(diǎn)。
③關(guān)閉電動(dòng)機(jī),改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。
(1)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,測(cè)出了小球的直徑D,為驗(yàn)證向心力公式,還需測(cè)量___________選項(xiàng)中描述的物理量即可。(從下列四個(gè)選項(xiàng)中選擇一個(gè))
A.小球的質(zhì)量m
B.OB高度差h
C.AC繩長(zhǎng)L
D.畫(huà)出CA延長(zhǎng)線與BO延長(zhǎng)線的交點(diǎn)E,測(cè)EB的距離H
(2)丙同學(xué)作出(1)中正確選擇的物理量隨___________(選填“”或“”)變化的圖像為一直線,但不過(guò)原點(diǎn)。如果圖像縱軸截距為_(kāi)__________,斜率為_(kāi)__________,則可驗(yàn)證向心力公式成立。(用第一問(wèn)已知或所測(cè)的量表示)
【答案】 D
【詳解】(1)[1]設(shè)細(xì)線與豎直方向的夾角為,根據(jù)牛頓第二定律
球心所在平面與E高度差為,則結(jié)合聯(lián)立得故畫(huà)出CA延長(zhǎng)線與BO延長(zhǎng)線的交點(diǎn)E,測(cè)EB的距離H,可以驗(yàn)證向心力公式。故選D。
(2)[2]根據(jù)得則H隨變化的圖像為一直線,但不過(guò)原點(diǎn)。
[3][4] 如果圖像縱軸截距為,斜率為,則可驗(yàn)證向心力公式成立。
5.(2022·貴州·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))某同學(xué)探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力大小與運(yùn)動(dòng)半徑、角速度及質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。水平光滑圓盤(pán)沿半徑方向有一個(gè)小槽,槽內(nèi)固定有壓力傳感器,用來(lái)測(cè)量向心力大??;圓盤(pán)可繞通過(guò)圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),豎直軸與電動(dòng)機(jī)用傳送帶相連(圖中未畫(huà)出),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可以控制。將質(zhì)量為m的小球緊貼壓力傳感器放置,測(cè)出小球到圓盤(pán)圓心的距離r,且保持不變,啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),使圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。
(1)保持m、r不變,改變圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度,多次測(cè)量,得到小球的向心力Fn與角速度的關(guān)系如圖乙所示,若r=0.2m,則小球的質(zhì)量為_(kāi)_____kg(保留2位有效數(shù)字);
(2)該同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)方法是______。
【答案】 0.43 控制變量法
【詳解】(1)根據(jù)向心力公式,可知圖像的斜率為mr,結(jié)合圖像,有
解得
(2)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)保持小球的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變,探究向心力與角速度的關(guān)系,采用的是控制變量法。
6.(2022·北京·模擬預(yù)測(cè))某物理興趣小組利用傳感器進(jìn)行探究,實(shí)驗(yàn)裝置原理如圖所示。裝置中水平光滑直槽能隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),將滑塊套在水平直槽上,用細(xì)線將滑塊與固定的力傳感器連接。當(dāng)滑塊隨水平光滑直槽一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),細(xì)線的拉力提供滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力。拉力的大小可以通過(guò)力傳感器測(cè)得,滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可以通過(guò)角速度傳感器測(cè)得。
(1)小組同學(xué)先讓一個(gè)滑塊做半徑r為的圓周運(yùn)動(dòng),得到圖甲中①圖線。然后保持滑塊質(zhì)量不變,再將運(yùn)動(dòng)的半徑r分別調(diào)整為、、、,在同一坐標(biāo)系中又分別得到圖甲中②、③、④、⑤四條圖線。
(2)對(duì)①圖線的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,獲得了圖像,如圖乙所示,該圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,則圖像橫坐標(biāo)x代表的是________。
(3)對(duì)5條圖線進(jìn)行比較分析,得出一定時(shí),的結(jié)論。請(qǐng)你簡(jiǎn)要說(shuō)明得到結(jié)論的方法_______。
【答案】 (或等帶即可) 探究F與r的關(guān)系時(shí),要先控制m和不變,因此可在圖像中找到同一個(gè)對(duì)應(yīng)的向心力,根據(jù)5組向心力F與半徑r的數(shù)據(jù),在F-r坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖,若得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線,則說(shuō)明F與r成正比。
【詳解】(2)[1]根據(jù)向心力的公式根據(jù)圖像知,該圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,F(xiàn)與x的圖像成正比,則圖像橫坐標(biāo)x代表的是(或等帶即可);
(3)[2]探究F與r的關(guān)系時(shí),要先控制m和不變,因此可在圖像中找到同一個(gè)對(duì)應(yīng)的向心力,根據(jù)5組向心力F與半徑r的數(shù)據(jù),在F-r坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖,若得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線,則說(shuō)明F與r成正比。
7.(2022·廣東佛山·校聯(lián)考一模)在“用圓錐擺驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)中,如圖甲所示,細(xì)繩的懸點(diǎn)剛好與一個(gè)豎直的刻度尺的零刻度線平齊。將畫(huà)著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平桌面上,使鋼球靜止時(shí)剛好位于圓心。用手帶動(dòng)鋼球,設(shè)法使它剛好沿紙上某個(gè)半徑為的圓周運(yùn)動(dòng),鋼球的質(zhì)量為,重力加速度為。
(1)用秒表記錄運(yùn)動(dòng)圈的總時(shí)間為,那么鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)需要的向心力表達(dá)式為_(kāi)__________;
(2)通過(guò)刻度尺測(cè)得鋼球運(yùn)動(dòng)的軌道平面距懸點(diǎn)的高度為,那么鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)外力提供的向心力表達(dá)式為_(kāi)__________;
(3)改變鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,多次實(shí)驗(yàn),得到如圖乙所示的關(guān)系圖像,可以達(dá)到粗略驗(yàn)證向心力表達(dá)式的目的,該圖線的斜率表達(dá)式___________。(用前面已知的相關(guān)字母表示)
【答案】
【詳解】(1)[1]用秒表記錄運(yùn)動(dòng)圈的總時(shí)間為,那么鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)周期
需要的向心力表達(dá)式為
(2)[2]通過(guò)刻度尺測(cè)得鋼球運(yùn)動(dòng)的軌道平面距懸點(diǎn)的高度為,那么鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)外力提供的向心力表達(dá)式為
(3)[3]改變鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,多次實(shí)驗(yàn),由可得
該圖線的斜率表達(dá)式
8.(2022·山東·校級(jí)聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證向心力公式。勻質(zhì)小球由輕繩和分別系于一輕質(zhì)木架上的點(diǎn)和點(diǎn)。當(dāng)木架繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),繩在豎直方向、繩在水平方向。兩繩的、端分別安裝有拉力傳感器1、2,重力加速度為,忽略空氣的阻力,實(shí)驗(yàn)步驟如下:
A.實(shí)驗(yàn)之前,用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑為,用刻度尺測(cè)得繩的長(zhǎng)度為,繩的長(zhǎng)度為;
B.使木架繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并帶動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),記錄轉(zhuǎn)圈對(duì)應(yīng)的時(shí)間;
C.讀出拉力傳感器1、2的示數(shù)分別為、;
D.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí),繩被突然燒斷,同時(shí)木架也立即停止轉(zhuǎn)動(dòng),讀出拉力傳感器1在此瞬間的示數(shù)為。
(1)小球的質(zhì)量___________,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期___________;
(2)繩被燒斷之前小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若等式___________成立,則向心力公式得到驗(yàn)證;(用、、、、、和表示)
(3)繩被燒斷之后的瞬間,若等式___________成立,則向心力公式得到驗(yàn)證。(用、、、、、和表示)
【答案】
【詳解】(1)[1][2]小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),豎直方向二力平衡,則有解得做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期
(2)[3]小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力由繩的拉力提供,軌跡半徑再根據(jù)向心力公式求出向心力的值看、兩者是否相等,若,即
則向心力公式得到驗(yàn)證。
(3)[4]小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度繩被燒斷之后的瞬間,小球的速度未來(lái)得及突變,即將在豎直面內(nèi)做變速圓周運(yùn)動(dòng),半徑為,繩的拉力突變?yōu)?,向心力突變?yōu)椋?br>成立,即則向心力公式得到驗(yàn)證。
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