02 核心考点·探究突破
考点一 教材原型实验
题型1 影响向心力大小的因素的定性分析 [例1] 如图所示，同学们分小组探究影响 向心力大小的因素．同学们用细绳系一纸杯(杯 中有30 mL的水)在空中甩动，使杯在列说法中正确的是________. A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变 B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大 C．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变 D．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大
考点二 实验拓展与创新
[例3] 如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道 半径及线速度关系的实验装置，做匀速圆周运动的圆柱体放置在水平光滑圆 盘上，力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通 过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系：
(2)在该实验中应用了________(选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效 替代法”)来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系．
(3)当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍 时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边 轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为________.
第四章 曲线运动 万有引力与航天
实验6 探究影响向心力大小的因素
01 主干回顾·强化根基
◎注意事项 1．定性感知实验中，轻小物体受到的重力与拉力相比可忽略． 2．使用向心力演示仪时应注意： (1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故． (2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数．达到预定格 数时，即保持转速均匀恒定．
(2)如图甲，绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B，学习小组中一位 同学手表记时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：
操作一：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小． 操作二：手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小． 操作三：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动二周，体会向心力的大小． 操作四：手握绳结A，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一 周，体会向心力的大小． 则：①操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小 有关； 操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关； 操作四与一相比较：________相同，向心力大小与________有关；
答案 (1)B、D (2)①线速度(角速度)、半径 质量 ②控制变量 ③说法不 对，该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是水杯，细线的 拉力提供水杯做圆周运动的向心力指向圆心．细线对手的拉力与向心力大小相等， 方向相反，背离圆心．
题型2 影响向心力大小因素的定量分析 [例2] 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、 角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图，转动手柄 1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转 动．皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个 槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运 动．小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的 压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作 用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上 露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比 值．那么：
(1)现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度 的关系，下列说法中正确的是________.
A．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验 B．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验 C．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验 D．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验
解析 (1)根据F＝mrω2，知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需 控制小球的质量和半径不变，所以A选项是正确的，B、C、D错误．
(2)由前面分析可以知道该实验采用的是控制变量法． (3)线速度相等，则角速度与半径成反比，故可以知道左边轮塔与右边轮塔之间 的角速度之比为1∶2. 答案 (1)A (2)控制变量法 (3)1∶2
3．小球释放 (1)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下． (2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平拋运动的轨迹由坐标纸的左上 角一直到达右下角为宜． 4．坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的 投影点． 5．初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度．
②物理学中此种实验方法叫________法． ③小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时 说：“感觉手腕发酸，感觉力的方向不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心 力，跟书上说的不一样”你认为该同学的说法是否正确，为什么？_____________
___________________________________________________________________. 解析 (1)由题意，根据向心力公式，F向＝mω2r，由牛顿第二定律，则有T拉＝ mω2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故 A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，据公式可知，绳对手的拉力将 变大，故C错误，D正确．
(2)根据向心力公式F向＝mω2r，由牛顿第二定律，则有T拉＝mω2r； 操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关； 操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关； 操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与质量有关； 物理学中此种实验方法叫控制变量法． 该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是水杯，细线的 拉力提供水杯做圆周运动的向心力指向圆心．细线对手的拉力与“向心力”大小相 等，方向相反，背离圆心．