1、第2课时 实验:探究向心力大小 的表达式 实验必备实验必备自主学习自主学习 一、实验目的一、实验目的 1.1.定性分析向心力大小的影响因素。定性分析向心力大小的影响因素。 2.2.学会使用向心力演示器。学会使用向心力演示器。 3.3.探究向心力与质量、角速度、半径的定量关系。探究向心力与质量、角速度、半径的定量关系。 二、实验器材二、实验器材 向心力演示器向心力演示器 三、实验原理与设计三、实验原理与设计 1.1.实验的基本思想实验的基本思想: : 控制变量法。控制变量法。 (1)(1)变量的控制要求变量的控制要求: : 物体的质量、角速度、转动半径对向心力均有影响。要研究一个因变量与物体的质
2、量、角速度、转动半径对向心力均有影响。要研究一个因变量与 三个自变量的关系三个自变量的关系, ,应先控制其中的两个自变量不变应先控制其中的两个自变量不变, ,先研究向心力与第三先研究向心力与第三 个自变量之间的关系。个自变量之间的关系。 (2)(2)设计思路设计思路: : 若讨论向心力与物体质量的关系若讨论向心力与物体质量的关系, ,应控制应控制_、_不变。不变。 若讨论向心力与角速度的关系若讨论向心力与角速度的关系, ,应控制应控制_、_不变。不变。 若讨论向心力与半径的关系若讨论向心力与半径的关系, ,应控制应控制_、_不变。不变。 角速度角速度 转动半径转动半径 物体质量物体质量 转动半
3、径转动半径 物体质量物体质量 角速度角速度 2.2.实验原理实验原理: : (1)(1)保持两个小球的质量保持两个小球的质量m m和角速度和角速度相同相同: : 将两球分别放置于长槽和短槽中进行实验将两球分别放置于长槽和短槽中进行实验, ,比较向心力比较向心力F F与运动半径与运动半径r r之间的关之间的关 系。系。 (2)(2)保持两个小球的质量保持两个小球的质量m m和运动半径和运动半径r r相同相同: : 用皮带连接半径不同的变速塔轮进行实验用皮带连接半径不同的变速塔轮进行实验, ,比较向心力比较向心力F F与角速度与角速度之间的关系。之间的关系。 (3)(3)保持运动半径保持运动半径r
4、 r和角速度和角速度相同相同: : 用质量用质量m m不同的钢球和铝球进行实验不同的钢球和铝球进行实验, ,比较向心力的大小与质量比较向心力的大小与质量m m的关系。的关系。 四、实验设计四、实验设计各个物理量的测量和调整方法各个物理量的测量和调整方法 1.1.向心力的测量向心力的测量: :由塔轮中心标尺露出的等分格的读数读出。由塔轮中心标尺露出的等分格的读数读出。 2.2.质量的测量质量的测量: :用天平直接测量。用天平直接测量。 质量的调整质量的调整: :选用不同的钢球和铝球。选用不同的钢球和铝球。 3.3.轨道半径的测量轨道半径的测量: :根据长、短槽上的刻度读出小球到转轴的距离。根据长
5、、短槽上的刻度读出小球到转轴的距离。 轨道半径的调整轨道半径的调整: :改变小球放置在长、短槽上的位置。改变小球放置在长、短槽上的位置。 4.4.角速度的测量角速度的测量: :通过测量变速塔轮的直径确定角速度的比值。通过测量变速塔轮的直径确定角速度的比值。 角速度的调整角速度的调整: :改变皮带所连接的变速塔轮。改变皮带所连接的变速塔轮。 【实验步骤实验步骤】 匀速转动手柄匀速转动手柄, ,可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动, ,槽内的小球也就随之做匀速槽内的小球也就随之做匀速 圆周运动。这时圆周运动。这时, ,小球向外挤压挡板小球向外挤压挡板, ,挡板对小球的反作用
6、力提供了小球做匀速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 的弹簧的弹簧, ,弹簧的压缩量可以从标尺上读出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。该读数显示了向心力大小。 实验过程实验过程探究学习探究学习 (1)(1)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上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。调整塔使它们的转动半径相同。调整塔 轮上的皮带轮上的皮带, ,使两个小球的角速度不一样。注意向心力的大小与角速度的关系。使两个小
7、球的角速度不一样。注意向心力的大小与角速度的关系。 (2)(2)保持两个小球质量不变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。注意向心力的大小与半径的关系。使两个小球的角速度相同。注意向心力的大小与半径的关系。 (3)(3)换成质量不同的小球换成质量不同的小球, ,分别使两小球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带分别使两小球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带, , 使两个小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。使两个小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。 (4)(4)重复几次以上
8、实验。重复几次以上实验。 【思考思考讨论讨论】 (1)(1)在实验中在实验中, ,有哪些方法可以判定两个物理量是否成正比有哪些方法可以判定两个物理量是否成正比? ? 提示提示: :图像法图像法: :观察两个物理量在坐标系中是否成一条过原点的倾斜的直线。观察两个物理量在坐标系中是否成一条过原点的倾斜的直线。 比值法比值法: :两个量的比值是否一定。两个量的比值是否一定。 (2)(2)实验中判断两个物理量的正比关系时实验中判断两个物理量的正比关系时, ,是否需要测出各个物理量的具体数值是否需要测出各个物理量的具体数值? ? 提示提示: :不需要不需要, ,只需得到对应量的比值。只需得到对应量的比值
9、。 【数据收集与分析数据收集与分析】 1.1.列列F Fn n、r r数据收集表数据收集表: : 把小球在不同半径时测出的向心力填在表中把小球在不同半径时测出的向心力填在表中: : 实验序号实验序号 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 r r F Fn n 2.2.列列F Fn n、m m数据收集表数据收集表: : 把使用不同质量的小球时测出的向心力填在表中把使用不同质量的小球时测出的向心力填在表中: : 实验序号实验序号 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 m m F Fn n 3.3.列列F Fn n、数据收集表数据收集表: : 把小球在不同角速度时测出的向心力填在表中把小球在不同
10、角速度时测出的向心力填在表中: : 实验序号实验序号 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 2 2 F Fn n 4.F4.Fn n为纵坐标为纵坐标,r,r、m m和和 2 2为横坐标 为横坐标, ,根据数据作出图像根据数据作出图像, ,用曲线拟合测量点用曲线拟合测量点, ,找找 出规律。出规律。 5.5.实验结论实验结论: : 两球相同的物理量两球相同的物理量 不同的物理量不同的物理量 实验结论实验结论 1 1 m m、 r r _ 2 2 m m、r r _ 3 3 r r、 m m _ F Fn nrr F Fn n 2 2 F Fn nmm 【注意事项注意事项】 1.1.实验前要做好
11、横臂支架的安全检查实验前要做好横臂支架的安全检查, ,螺钉是否有松动。螺钉是否有松动。 2.2.标尺格数比应选择最小格数进行标尺格数比应选择最小格数进行, ,使学生容易看清格数比。如使学生容易看清格数比。如:F:F1 1FF2 2=14,=14, 可以选择可以选择2 2格和格和8 8格格, ,但最好使用但最好使用1 1格和格和4 4格。格。 3.3.转动转台时转动转台时, ,应先让一个套筒的标尺达到预定的整数格应先让一个套筒的标尺达到预定的整数格, ,然后观察另一个套筒然后观察另一个套筒 的标尺。的标尺。 4.4.实验时实验时, ,转速应从慢到快。转速应从慢到快。 类型一类型一 教材原型实验教
12、材原型实验 角度角度1 1 影响向心力大小因素的定性分析影响向心力大小因素的定性分析 【典例典例1 1】为了探究物体做匀速圆周运动时为了探究物体做匀速圆周运动时, ,向心力与哪些因素有关向心力与哪些因素有关, ,某同学进某同学进 行了如下实验行了如下实验: :如图甲所示如图甲所示, ,绳子的一端拴一个小沙袋绳子的一端拴一个小沙袋, ,绳上离小沙袋绳上离小沙袋L L处打一个处打一个 绳结绳结A,2LA,2L处打另一个绳结处打另一个绳结B B。请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示。请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示, ,做了四做了四 次体验性操作。次体验性操作。 实验研析创新学习 操作操作1:1
13、:手握绳结手握绳结A,A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动使沙袋在水平面内做匀速圆周运动, ,每秒运动每秒运动1 1周周, ,体验此时体验此时 绳子拉力的大小。绳子拉力的大小。 操作操作2:2:手握绳结手握绳结B,B,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动使沙袋在水平面内做匀速圆周运动, ,每秒运动每秒运动1 1周周, ,体验此时体验此时 绳子拉力的大小。绳子拉力的大小。 操作操作3:3:手握绳结手握绳结A,A,使沙袋在水平面内做匀速圆周运动使沙袋在水平面内做匀速圆周运动, ,每秒运动每秒运动2 2周周, ,体验此时体验此时 绳子拉力的大小。绳子拉力的大小。 操作操作4:4:手握绳结手握绳结A,A,增大
14、沙袋的质量到原来的增大沙袋的质量到原来的2 2倍倍, ,使沙袋在水平面内做匀速圆周使沙袋在水平面内做匀速圆周 运动运动, ,每秒运动每秒运动1 1周周, ,体验此时绳子拉力的大小。体验此时绳子拉力的大小。 (1)(1)操作操作2 2与操作与操作1 1中中, ,体验到绳子拉力较大的是体验到绳子拉力较大的是_;_; (2)(2)操作操作3 3与操作与操作1 1中中, ,体验到绳子拉力较大的是体验到绳子拉力较大的是_;_; (3)(3)操作操作4 4与操作与操作1 1中中, ,体验到绳子拉力较大的是体验到绳子拉力较大的是_;_; (4)(4)总结以上四次体验性操作总结以上四次体验性操作, ,可知物体
15、做匀速圆周运动时可知物体做匀速圆周运动时, ,向心力大小与向心力大小与 _有关。有关。 A.A.半径半径 B.B.质量质量 C.C.周期周期 D.D.线速度的方向线速度的方向 (5)(5)实验中实验中, ,该同学体验到的绳子的拉力是否是沙袋做圆周运动的向心力该同学体验到的绳子的拉力是否是沙袋做圆周运动的向心力 _(_(选填“是”或“不是”选填“是”或“不是”) )。 角度角度2 2 影响向心力大小因素的定量分析影响向心力大小因素的定量分析 【典例典例2 2】如图所示是探究向心力的大小如图所示是探究向心力的大小F F与质量与质量m m、角速度、角速度和半径和半径r r之间的关之间的关 系的实验装
16、置图系的实验装置图, ,转动手柄转动手柄1,1,可使变速塔轮可使变速塔轮2 2和和3 3以及长槽以及长槽4 4和短槽和短槽5 5随之匀速转随之匀速转 动。皮带分别套在塔轮动。皮带分别套在塔轮2 2和和3 3上的不同圆盘上上的不同圆盘上, ,可使两个槽内的小球可使两个槽内的小球6 6、7 7分别以分别以 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 8的挡板对小的挡板对小 球的压力提供球的压力提供, ,球对挡板的反作用力球对挡板的反作用力, ,通过横臂通过横臂8 8的杠杆作用使弹簧测力套筒的杠杆作用使弹簧测力套筒9 9下下 降
17、降, ,从而露出标尺从而露出标尺10,10,标尺标尺1010上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心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。那么力的比值。那么: : (1)(1)现将两小球分别放在两边的槽内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为了探究小球受到的向心力大小和角速度 的关系的关系, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是_。 A.A.在小球运动半径相等的情况下在小球运动半径相等的情况下, ,用质量相同的小球做实验用质量相同的小球做实验 B.B.在小球运动半径相等的情况下在小球运动半径相等的情况下, ,用质量不同的小球做实验用质量
18、不同的小球做实验 C.C.在小球运动半径不相等的情况下在小球运动半径不相等的情况下, ,用质量不同的小球做实验用质量不同的小球做实验 D.D.在小球运动半径不相等的情况下在小球运动半径不相等的情况下, ,用质量相同的小球做实验用质量相同的小球做实验 (2)(2)在该实验中应用了在该实验中应用了_(_(选填“理想实验法”“控制变量法”选填“理想实验法”“控制变量法” 或“等效替代法”或“等效替代法”) )来探究向心力的大小与质量来探究向心力的大小与质量m m、角速度、角速度和半径和半径r r之间的关之间的关 系。系。 (3)(3)当用两个质量相等的小球做实验当用两个质量相等的小球做实验, ,且左
19、边小球的轨道半径为右边小球的轨道且左边小球的轨道半径为右边小球的轨道 半径的半径的2 2倍时倍时, ,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 2倍倍, , 那么那么, ,左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为_。 类型二类型二 创新型实验创新型实验 【典例典例3 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。做匀速圆周运动
20、的圆柱体放置在水平光滑圆盘上。 力传感器测量向心力力传感器测量向心力F,F,速度传感器测量圆柱体的线速度速度传感器测量圆柱体的线速度v,v,该同学通过保持圆柱该同学通过保持圆柱 体质量和运动半径不变体质量和运动半径不变, ,来探究向心力来探究向心力F F与线速度与线速度v v的关系的关系: : (1)(1)该同学采用的实验方法为该同学采用的实验方法为_。 A.A.等效替代法等效替代法 B.B.控制变量法控制变量法 C.C.理想化模型法理想化模型法 D.D.比值法比值法 (2)(2)改变线速度改变线速度v,v,多次测量多次测量, ,该同学测出了五组该同学测出了五组F F、v v数据数据, ,如表
21、所示如表所示: : F/NF/N 0.880.88 2.002.00 3.503.50 5.505.50 7.907.90 v/(msv/(ms- -1 1) ) 1.01.0 1.51.5 2.02.0 2.52.5 3.03.0 v v2 2(m(m2 2ss- -2 2) ) 1.001.00 2.252.25 4.004.00 6.256.25 9.009.00 该同学对数据分析后该同学对数据分析后, ,在图乙坐标纸上作出了在图乙坐标纸上作出了F F- -v v2 2图线。图线。 描出上述描出上述5 5个点个点, ,并作出并作出F F- -v v2 2图线图线; ; 若圆柱体运动半径若
22、圆柱体运动半径r=0.2 m,r=0.2 m,由作出的由作出的F F- -v v2 2图线可得圆柱体的质量图线可得圆柱体的质量 m=_kg(m=_kg(保留两位有效数字保留两位有效数字) )。 【创新评价创新评价】 创新角度创新角度 创新方案创新方案 仪器创新仪器创新 力传感器、速度传感器力传感器、速度传感器 测量手段测量手段 力传感器和速度传感器测量向心力和线速度力传感器和速度传感器测量向心力和线速度 数据处理数据处理 通过计算机获取数据通过计算机获取数据 【创新探究创新探究】 (1)(1)使用速度传感器和力传感器的优点是什么使用速度传感器和力传感器的优点是什么? ? 提示提示: :通过速度
23、传感器和力传感器可以直接从计算机中得到数据通过速度传感器和力传感器可以直接从计算机中得到数据, ,避免了因为人避免了因为人 为操作而产生的偶然误差为操作而产生的偶然误差, ,精确度也比较高。精确度也比较高。 (2)(2)使用传感器后是否就不存在误差了使用传感器后是否就不存在误差了? ? 提示提示: :依然存在误差依然存在误差, ,误差只能减小误差只能减小, ,不可能完全消除。不可能完全消除。 课堂检测课堂检测素养达标素养达标 1.1.如图所示如图所示, ,在验证向心力公式的实验中在验证向心力公式的实验中, ,质量相同的钢球、分别放在转盘质量相同的钢球、分别放在转盘 A A、B B上上, ,它们
24、到所在转盘转轴的距离之比为它们到所在转盘转轴的距离之比为2121。a a、b b分别是与分别是与A A盘、盘、B B盘同轴盘同轴 的轮。的轮。a a、b b的轮半径之比为的轮半径之比为12,12,用皮带连接用皮带连接a a、b b两轮转动时两轮转动时, ,钢球、所钢球、所 受的向心力之比为受的向心力之比为 ( ( ) ) A.81A.81 B.41B.41 C.21C.21 D.12D.12 2.2.控制变量法是物理实验探究的基本方法之一。如图是用控制变量法探究向心控制变量法是物理实验探究的基本方法之一。如图是用控制变量法探究向心 力大小与质量力大小与质量m m、角速度、角速度和半径和半径r
25、r之间关系的实验情境图之间关系的实验情境图, ,其中其中 (1)(1)探究向心力大小与质量探究向心力大小与质量m m之间关系的是图之间关系的是图_;_; (2)(2)探究向心力大小与角速度探究向心力大小与角速度之间关系的是图之间关系的是图_。 3.3.在“探究向心力大小的表达式”实验中在“探究向心力大小的表达式”实验中, ,所用向心力演示仪如图所用向心力演示仪如图1 1、图、图2 2所示。所示。 图图3 3是部分原理示意图是部分原理示意图: :其中皮带轮、的半径相同其中皮带轮、的半径相同, ,轮的半径是轮的轮的半径是轮的2 2倍倍, , 轮的半径是轮的轮的半径是轮的2 2倍倍, ,两转臂上黑白
26、格的长度相等。两转臂上黑白格的长度相等。A A、B B、C C为三根固定在为三根固定在 转臂上的短臂转臂上的短臂, ,可对转臂上做圆周运动的实验球产生挤压可对转臂上做圆周运动的实验球产生挤压, ,从而提供向心力从而提供向心力, ,图图2 2 中的标尺中的标尺1 1和和2 2可以显示出两球所受向心力的大小关系。可供选择的实验球有可以显示出两球所受向心力的大小关系。可供选择的实验球有: : 质量均为质量均为2m2m的球的球和球和球,质量为质量为m m的球的球。 (1)(1)为探究向心力与圆周运动轨道半径的关系为探究向心力与圆周运动轨道半径的关系, ,实验时应将皮带与轮和轮实验时应将皮带与轮和轮 _
27、相连相连, ,同时应选择球同时应选择球和球和球_作为实验球作为实验球; ; (2)(2)若实验时将皮带与轮和轮相连若实验时将皮带与轮和轮相连, ,这是要探究向心力与这是要探究向心力与_(_(填物理填物理 量的名称量的名称) )的关系的关系, ,此时轮和轮的这个物理量值之比为此时轮和轮的这个物理量值之比为_,_,应将两个应将两个 实验球分别置于短臂实验球分别置于短臂C C和短臂和短臂_处处; ; (3)(3)本实验采用的实验方法是本实验采用的实验方法是_,_,下列实验也采用此方法的是下列实验也采用此方法的是 _;_; A.A.探究平抛运动的特点探究平抛运动的特点 B.B.验证机械能守恒定律验证机
28、械能守恒定律 C.C.探究加速度与力和质量的关系探究加速度与力和质量的关系 D.D.探究两个互成角度的力的合成规律探究两个互成角度的力的合成规律 (4)(4)如图如图4 4所示所示, ,一根细线穿过水平台面中间的小孔一根细线穿过水平台面中间的小孔, ,它的一端系一小球它的一端系一小球, ,另一端另一端 挂一钩码。给小球一个初速度挂一钩码。给小球一个初速度, ,使小球在细线的作用下恰好在水平台面上做匀使小球在细线的作用下恰好在水平台面上做匀 速圆周运动。不考虑球与台面间的摩擦。某时刻速圆周运动。不考虑球与台面间的摩擦。某时刻, ,在碰到台面上一根固定钉子在碰到台面上一根固定钉子 后后, ,细线断
29、了。用本探究实验所得到的结论进行解释细线断了。用本探究实验所得到的结论进行解释, ,线断的原因是线断的原因是: :细线碰到细线碰到 钉子时钉子时, ,小球小球_。 A.A.速度变大速度变大, ,所需向心力增大的缘故所需向心力增大的缘故 B.B.速度减小速度减小, ,所需向心力减小的缘故所需向心力减小的缘故 C.C.速度不变速度不变, ,所需向心力增大的缘故所需向心力增大的缘故 D.D.角速度不变角速度不变, ,所需向心力减小的缘故所需向心力减小的缘故 4.4.某小组在“验证向心力的表达式”实验中某小组在“验证向心力的表达式”实验中, ,设计了如图甲所示的实验装置。设计了如图甲所示的实验装置。
30、图乙为该装置的结构示意图图乙为该装置的结构示意图, ,其顶端为力的传感器其顶端为力的传感器, ,横杆可绕支点自由转动横杆可绕支点自由转动, ,支支 点处的刻度值为点处的刻度值为0 0。横杆右侧的挡光条经过光电门时。横杆右侧的挡光条经过光电门时, ,光电门可记录挡光时间。光电门可记录挡光时间。 (1)(1)下列做法能更有效提高实验精度的是下列做法能更有效提高实验精度的是_。 A.A.小物块的材质密度应适当大些小物块的材质密度应适当大些 B.B.挡光条的宽度应适当小些挡光条的宽度应适当小些 C.C.转动横杆的滑槽应当尽可能光滑转动横杆的滑槽应当尽可能光滑 D.D.应调节挡光条与小物块的左端刻度相互
31、对称应调节挡光条与小物块的左端刻度相互对称 (2)(2)若已知小物块质量为若已知小物块质量为m,m,挡光条宽度为挡光条宽度为D,D,其所在的刻度值为其所在的刻度值为L,L,光电门记录时光电门记录时 间为间为 t,t,力传感器显示的示数为力传感器显示的示数为F F。试利用上述物理量写出探究小组需要验证。试利用上述物理量写出探究小组需要验证 的表达式为的表达式为F=_F=_。 5.5.如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。 将一轻细线上端固定在铁架台上将一轻细线上端固定在铁架台上, ,下端悬挂一个质量为下端悬挂一
32、个质量为m m的小球的小球, ,将画有几个同将画有几个同 心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上, ,调节细线的长度使小球自然下垂调节细线的长度使小球自然下垂, ,静静 止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个 画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度, ,使纸面贴近小球但不接触。使纸面贴近小球但不接触。 (1)(1)若忽略小球运动中受到的阻力若忽略小球运动中受到的阻力, ,在具体的计算中可将小球视为质点在具体的计算中可将小球
33、视为质点, ,重力加重力加 速度为速度为g g。 从受力情况看从受力情况看, ,小球做匀速圆周运动所受的向心力是小球做匀速圆周运动所受的向心力是_(_(选填选项前选填选项前 的字母的字母) )。 A.A.小球所受绳子的拉力小球所受绳子的拉力 B.B.小球所受的重力小球所受的重力 C.C.小球所受拉力和重力的合力小球所受拉力和重力的合力 在某次实验中在某次实验中, ,小球沿半径为小球沿半径为r r的圆做匀速圆周运动的圆做匀速圆周运动, ,用秒表记录了小球运动用秒表记录了小球运动n n 圈的总时间圈的总时间t,t,则小球做此圆周运动的向心力大小则小球做此圆周运动的向心力大小F Fn n=_(=_(
34、用用m m、n n、t t、r r及及 相关的常量表示相关的常量表示) )。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度 为为h,h,那么对小球进行受力分析可知那么对小球进行受力分析可知, ,小球做此圆周运动所受的合力大小小球做此圆周运动所受的合力大小 F=_(F=_(用用m m、h h、r r及相关的常量表示及相关的常量表示) )。 保持保持n n的取值不变的取值不变, ,改变改变h h和和r r进行多次实验进行多次实验, ,可获取不同时间可获取不同时间t t。研学小组的同。研学小组的同 学们想用图像来处理多组实验数据学们想用图像来处
35、理多组实验数据, ,进而验证小球在做匀速圆周运动过程中进而验证小球在做匀速圆周运动过程中, ,小小 球所受的合力球所受的合力F F与向心力与向心力F Fn n大小相等。为了直观大小相等。为了直观, ,应合理选择坐标轴的相关变量应合理选择坐标轴的相关变量, , 使待验证关系是线性关系。为此不同的组员选择了不同变量并预测猜想出了选使待验证关系是线性关系。为此不同的组员选择了不同变量并预测猜想出了选 项中的四个图像项中的四个图像, ,若小球所受的合力若小球所受的合力F F与向心力与向心力F Fn n大小相等大小相等, ,则这些图像中合理则这些图像中合理 的是的是_(_(选填选项的字母选填选项的字母)
36、 )。 (2)(2)考虑到实验的环境、测量条件等实际因素考虑到实验的环境、测量条件等实际因素, ,对于这个实验的操作对于这个实验的操作, ,下列说法下列说法 中正确的是中正确的是_(_(选填选项前的字母选填选项前的字母) )。 A.A.相同体积的小球相同体积的小球, ,选择密度大一些的球可以减小空气阻力对实验的影响选择密度大一些的球可以减小空气阻力对实验的影响 B.B.相同质量的小球相同质量的小球, ,选择体积小一些的球有利于确定其圆周运动的半径选择体积小一些的球有利于确定其圆周运动的半径 C.C.测量多个周期的总时间再求周期的平均值测量多个周期的总时间再求周期的平均值, ,有利于减小周期测量的偶然误差有利于减小周期测量的偶然误差 D.D.在这个实验中必须测量出小球的质量在这个实验中必须测量出小球的质量
