高中物理 第二章第1课时 实验探究向心力大小与半径角速度质量的关系学案 粤教版.docx
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高中物理第二章第1课时实验探究向心力大小与半径角速度质量的关系学案粤教版
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60cm）．
（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
1
2
3
4
5
6
F向
ω
ω2
②m、ω一定
序号
1
2
3
4
5
6
F向
r
③r、ω一定
序号
1
2
3
4
5
6
F向
m
④分别作出F向－ω2、F向－r、F向－m的图象．
⑤实验结论
a．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比．
b．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比．
c．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比．
四、注意事项
1．定性感知实验中，小物体受到的重力与拉力相比可忽略．
2．使用向心力演示器时应注意：
（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.
一、影响向心力大小因素的定性分析
例1 如图3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30mL的水）在空气中甩动，使杯在水平面内做圆周运动，来感受向心力．
图3
（1）下列说法中正确的是________．
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
（2）如图甲，绳离杯心40cm处打一结点A,80cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，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1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1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2周，体会向心力的大小．
操作四：
手握绳结A，再向杯中添加30mL的水，使杯在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小．
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；
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？
答案
（1）BD
（2）①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纸杯，细线的拉力提供纸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．
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FT＝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FT＝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纸杯，细线的拉力提供纸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．
二、影响向心力大小因素的定量研究
例2 用如图4所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关．
图4
（1）本实验采用的科学方法是________．
A．控制变量法B．累积法
C．微元法D．放大法
（2）图示情景正在探究的是________．
A．向心力的大小与半径的关系
B．向心力的大小与线速度大小的关系
C．向心力的大小与角速度大小的关系
D．向心力的大小与物体质量的关系
（3）通过本实验可以得到的结论是________．
A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
答案
（1）A
（2）D （3）C
解析
（1）在这两个装置中，控制半径、角速度不变，只改变质量，来探究向心力与质量之间的关系，故采用控制变量法，A正确；
（2）控制半径、角速度不变，只改变质量，来探究向心力与质量之间的关系，所以D选项正确；
（3）通过控制变量法，得到的结论为在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，所以C选项正确．
例3 一物理兴趣小组利用学校实验室的数学实验系统探究物体做圆周运动时向心力与角速度、半径的关系.
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
8
F/N
2.42
1.90
1.43
0.97
0.76
0.50
0.23
0.06
ω/（rad·s－1）
28.8
25.7
22.0
18.0
15.9
13.0
8.5
4.3
（1）首先，他们让一砝码做半径r＝0.08m的圆周运动，数学实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度ω，如表，请你根据表中的数据在图5甲上绘出F－ω的关系图象．
图5
（2）通过对图象的观察，兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比，你认为，可以通过进一步转换，作出____________关系图象来确定他们的猜测是否正确．
（3）在证实了F∝ω2之后，他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m，又得到了两条F－ω图象，他们将三次实验得到的图象放在一个坐标系中，如图乙所示，通过对三条图象的比较、分析、讨论，他们得出F∝r的结论．
你认为他们的依据是______________________________________________________．
（4）通过上述实验，他们得出：
做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F＝kω2r，其中比例系数k的大小为________，单位是________．
答案
（1）
（2）F－ω2
（3）作一条平行于纵轴的辅助线，观察和图象的交点中力的数值之比是否为1∶2∶3
（4）0.038 kg
解析
（1）由题中的数据描点，用平滑曲线连线，如图所示．
（2）若兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比，则可画出F－ω2关系图象来确定，若F－ω2关系图线是一条过原点的倾斜直线，即可证明猜测是正确的．
（3）作一条平行于纵轴的辅助线，观察和图象的交点中力的数值之比是否为1∶2∶3，若与图象的交点中力的数值之比满足1∶2∶3，则他们可以得出F∝r的结论．
（4）由F、ω、r的单位可得出k的单位为kg，即是物体的质量，再由k＝
，将F、ω的数据代入求解出k的平均值为0.038.
1．（向心力演示器）向心力演示器如图6所示，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动．皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种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6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小．
图6
（1）现将小球分别放在两边的槽内，为探究小球受到的向心力大小与角速度大小的关系，下列做法正确的是（ ）
A．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验
B．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验
C．在小球运动半径不等的情况下，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
（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．
答案
（1）A
（2）控制变量法
解析
（1）要探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正确，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．
2．（影响向心力大小因素的定量研究）如图7所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①②分别放在转盘A、B上，它们到所在转盘转轴的距离之比为2∶1.a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮．a、b的轮半径之比为1∶2，用皮带连接a、b两轮转动时，钢球①②所受的向心力之比为（ ）
图7
A．8∶1B．4∶1
C．2∶1D．1∶2
答案 A
解析 皮带传动，边缘上的点线速度大小相等，所以va＝vb，a轮、b轮半径之比为1∶2，所以由v＝rω得
＝
＝
，共轴的点角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则
＝
.据向心加速度a＝rω2，则知
＝
.钢球的质量相等，由F＝ma得，向心力之比为
＝
，所以A正确，B、C、D错误．
3．（影响向心力大小因素的定性分析）两个同学做体验性实验来粗略地验证向心力公式F＝m
和F＝mω2r.他们的做法如下：
如图8甲，绳子的一端拴一个小沙袋（或其他小物体），绳上离小沙袋重心40cm的地方打一个绳结A,80cm的地方打另一个绳结B.同学甲看手表计时，同学乙按下列步骤操作：
图8
操作一：
手握绳结A，如图乙，使沙袋在水平方向上做匀速圆周运动，每秒运动1周，体会此时绳子拉力的大小．
操作二：
手仍然握绳结A，但使沙袋在水平方向上每秒运动2周，体会此时绳子拉力的大小．
操作三：
改为手握绳结B，使沙袋在水平方向上每秒运动1周，体会此时绳子拉力的大小．
根据以上操作步骤填空：
操作一与操作三__________（填“线速度”或“角速度”）相同，同学乙感到____________（填“操作一”或“操作三”）绳子拉力比较大；操作二与操作三____________（填“线速度”或“角速度”）相同，同学乙感到____________（填“操作二”或“操作三”）绳子拉力比较大．
答案 角速度 操作三 线速度 操作二
解析 操作一和操作三，都是每秒转动一圈，则角速度相等，根据F＝mω2r知，半径大时所需的向心力大，则拉力大，知操作三感到向心力较大；操作三和操作二比较，操作三1s内转过的弧长为2πr，操作二1s内转过的弧长为2×2π×
＝2πr，知线速度相同，根据F＝
知，半径小时向心力大，则操作二感到向心力较大．
4．（影响向心力大小因素的定量研究）某兴趣小组用如图9甲所示的装置与传感器结合，探究向心力大小的影响因素．实验时用手拨动旋臂使其做圆周运动，力传感器和光电门固定在实验器上，测量角速度和向心力．
（1）电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间，并由挡光杆的宽度d、挡光杆通过光电门的时间Δt、挡光杆做圆周运动的半径r，自动计算出砝码做圆周运动的角速度，则其计算角速度的表达式为________________．
（2）图乙中取①②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线，由图可知：
曲线①对应的砝码质量________（选填“大于”或“小于”）曲线②对应的砝码质量．
图9
答案
（1）
（2）小于
解析
（1）物体转动的线速度v＝
由ω＝
计算得出ω＝
.
（2）图中抛物线说明：
向心力F和ω2成正比；若保持角速度和半径都不变，则质点做圆周运动的向心加速度不变，由牛顿第二定律F＝ma可以知道，质量大的物体需要的向心力大，所以曲线①对应的砝码质量小于曲线②对应的砝码质量．
5．（影响向心力大小因素的定量研究）如图10甲所示是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度，以下是所得数据和图乙所示的F－v、F－v2、F－v3三个图象：
图10
v/（m·s－1）
1
1.5
2
2.5
3
F/N
0.88
2
3.5
5.5
7.9
（1）数据表和图乙的三个图象是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度v的关系时保持圆柱体质量不变，半径r＝0.1m的条件下得到的．研究图象后，可得出向心力F和圆柱体速度v的关系式：
__________________.
（2）为了研究F与r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持物理量________不变．
（3）若已知向心力的表达式为F＝m
，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为____________．
答案
（1）F＝0.88v2
（2）线速度 （3）0.088kg
解析
（1）研究数据表和图乙中B图不难得出F∝v2，进一步研究知图乙斜率k＝
≈0.88，故F与v的关系式为F＝0.88v2.
（2）线速度v.
（3）由F＝m
＝0.88v2，r＝0.1m，所以m＝0.088kg.
实抓好班级安全工作，实现班级安全教育的三结合，形成班级整体育人优势。
一、班主任是实现班级安全教育三结合的中枢。
班级安全工作是通过学生的学习、生活、活动、劳动对学生进行有目的、有计划、经常性的安全教育和管理。
班主任是组织和发挥班级各方面教育力量，实现安全目标，做好班级安全工作，形成班级整体育人优势的核心力量。
班主任是班级管理的组织者和领导者，是联系班级科任教师的纽带，是沟通学校教育、家庭教育、社会教育的桥梁。
在具体实践中，班主任必须做到一要制定班级安全工作目标，与其他教育力量形成共识。
二要落实班级安全教育的内容，这是实现班级安全工作目标的保证。
三要强化班级安全教育的过程管理，这是实现班级安全目标，使教育力量形成合力，增强实效的关键。
二、只有实现三结合，才能形成班级安全教育合力。
班级安全工作是由各个方面的教育力量共同进行的。
要实现班级安全工作目标，班主任必须与各科教学、班队活动、家庭教育相结合，形成教育合力。
与任课教师的学科教学结合
科任教师是班级安全教育工作的重要力量，班级安全教育工作主要通过科任教师把握学科特点，延伸教材内涵，拓展学生知识视野，从而达到科学、稳定和潜移默化的教育目的，更具有防患于未然的功效。
要做好这一结合，一是要强化结合意识，进一步使每位教师以安全教育为已任；二是要在教学中认真探索安全教育的最佳结合点，不断改进结合的形式和方法，把安全教育与学科的教学结合落到实处；三是要加强班主任和科任教师的联系，统一目标，严格要求，齐抓共管，以增强安全育人的效果。
与班队活动相结合。
班主任、少先队辅导员要充分发挥班集体和少先队组织作用，开展好自主性教育活动，让学生在活动中自我认识，自我体验，自我感悟，自我教育。
要做好这一结合，一要在传统的活动中有机地穿插渗透安全教育，如庆祝六一儿童节过程中，根据《义务教育法》、《未成年人保护法》、《交通法》等法规中的有关内容，有目的地编排一些节目，让学生在看演出过程中受到教育和启迪。
二要开展主题性教育活动与经常性训练相结合，如主题活动：
珍爱生命、远离毒品签名活动，逃生自救演练、学校是我家，平安靠大家征文活动等；经常性训练：
每期组织一项雏鹰争章活动，举行一次消防知识手抄报比赛，办一期用电常识黑板报等。
与家庭教育相结合
学生家长的影响和教育的效力是构成学生接受班级教育的基础。
家长的教育作用，不仅直接影响其学生本人，而且还影响到班级整体面貌和教育效果，因此班级安全教育必须与家庭教育相结合。
要做好这一结合，一是建立班级家长委员会，办好家长学校，提高家长的安全育人素养。
二是发挥家校联系卡的作用，做好家访工作，主动与家长联系配合，了解学生在家的情况，汇报在校表现，统一教育要求，增强教育针对性和实效性。
三是定期举办讲座，有目的地请家长参与，从而端正家长的教育思想，求得家长的合作，共同为学生创造良好的整体育人氛围。
班级安全教育总结2 安全稳定工作，是班级顺利开展教育教学工作的前提和基础。
没有安全稳定的班级，班级的各项工作都无法正常进行。
为此我班以对家长和学生高度负责的精神，认真开展好安全教育活动，并在安全教育基础上普遍开展了安全检查和建章立制工作。
现将我班安全教育工作作如下总结：
一、抓安全工作措施得力，成效显著。
我班对安全教育工作非常重视，常抓不懈。
一是从平时的安全教育入手，消除思想上的隐患。
每学期的开学要讲安全；放归宿假、寒暑假时，在给家长一封信也强调安全；同时加强对学生平时的安全教育与管理，充分利用板报、电视、广播宣传安全常识；利用班会讲安全。
二是加大安全检查力度，不留死角，防范于未然。
本期我多次对教室、寝室、学生活动场所的每一角落，每一个电源开关、灯头、插座，进行了全面检查，发现问题当场解决，对破损的电源开头、灯头及时更换。
三是明确责任、建立规章，狠抓落实。
班上发动同学个个参与，按区域划分了责任，对教室、寝室、学生经常聚集的场所等易发生火灾
资产购置上做到了先审批后购置，在固定费用上，全年准确的计算计提并上缴了职工福利费、工会经费、职工教育经费、养老保险金、医药保险金、失业保险金、住房公积金、固定资产折旧、长期待摊资产的摊销、应付利息等，并按照营业费用子目规范列支。
2、费用支出实行了专户、专项管理，在临时存款科目中设置了营业费用专户，专门核算营业费用支出，建立了相应的手工台账，实行了一支笔审批制度，严格区分了业务经营支出资金和费用支出资金。
在费用使用上压缩了不必要的开支，厉行节约，用最少的资金获得最大利润。
XX年开支费用总额为万元，较上年增加了万元，增幅为%;实现收入万元，较上年增加万元，增幅为%。
从以上的数据可知，收入的增长速度是费用增长速度的2倍。
在费用的管理上，根据下发的《》等文件精神，严格费用指标控制，认真执行审批制度，做好日常的账务处理，并将费用使用情况及财务制度中规定比例列支的费用项目进行说明，以便行领导掌握费用开支去向。
全年按总部费用率的考核标准，支行实际费用率为%，节约费用5个百分点，费用总额没有突破下达的年度费用控制指标。
三、恪尽职守，切实加强自身建设。
我在抓好管理的同时，切实注重加强自身建设，增强驾驭工作能力。
一是加强学习，不断增强工作的原则性和预见性。
二是坚持实事求是的作风，坚持抵制和反对腐败消极现象，在实际工作中,积极帮助解决问题，靠老老实实的做人态度，兢兢业业的工作态度，实事求是的科学态度，推动各项工作的开展。
三是加强团结合作，不搞个人主义。
四、明年的工作构想及要点：
1、挖掘人力资源，调动一切积极因素。
立足在现有人员的基础上，根据目前人员的知识结构、素质况状确定培训重点，丰富培训形式，加大培训力度，特别是对业务骨干的专项培训。
2、降低成本费用，促进效益的稳步增长。
一是加强成本管理，减少成本性资金流失。
二是加强结算管理，最大限度地增加可用资金。
三是合理调配资金，提高资金利用率;认真匡算资金流量，尽可能地压缩无效资金和低效资金占用，力求收益最大化。
四是降低费用开支，增强盈利水平。
五是准确做好各项财务测算，为行领导的决策提供依据。
3、充分发挥职能部门的“职能”，加强管理，加快工作的效率。
回顾一年的工作，在平凡而繁细的工作中，付出了许多艰辛与努力，有了一些收获与喜悦，重要的是丰富与锻炼了自己，虽然我的工作取得了一定的成绩，但仍有许多不足，仍需在今后的工作中不断地加以完善，面对日益变幻的金融经济形势，金融工作任重而道远，成绩永远属于过去，在今后的工作中，我将不断完善提高工作水平，在新的一年迈上一个新的台阶，做好**年个人工作计划，争取将各项工作开展得更好。
财务年终工作总结范文XX年的脚步即将结束，这已是本人在财务部工作的第三年。
在这一年的时间里，本人认真学习、努力钻研、扎实工作，以勤勤恳恳、兢兢业业的态度对待本职工作，在财务岗位上也发挥了相应作用，取得了一定的成绩，总结如下：
一、主要工作 1、反映，是财务工作的基本职能之一。
财务工作人员必须对公司发生的每一笔经济业务通过不同的方式、方法进行规范记录，反映在凭证、帐簿和报表中，以备随时查阅。
我公司财务部已经对日常工
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