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探究向心力的實驗裝置圖

發布時間:2022-08-31 23:05:59

A. 做圓軌道上穩定運行的飛船內,宇航員為了驗證向心力公式,設計了如圖所示的裝置(圖中O為光滑的小孔):

據題,物體在桌面上做勻速圓周運動,物體與桌面間的摩擦力忽略不計,由彈簧秤的拉力提供物體的向心力.根據牛頓第二定律得:
F=m (
2nπ
t
) 2 r
所以實驗時需要測量的物理量是彈簧秤示數F、物塊質量m、物塊到小孔O的距離r、物塊轉n圈時間t.
故答案為:彈簧秤示數F、物塊質量m、物塊到小孔O的距離r、物塊轉n圈時間t; F=m(
2nπ
t
) 2 r

B. 如圖甲所示是一個研究向心力與哪些因素有關的DIS實驗裝置的示意圖,其中做勻速圓周運動的圓柱體的質量為m

(1)由乙圖可知,F∝v 2 ,由數學知識得到F-v 2 圖象的斜率k=
△F
v 2
=
10
11.4
≈0.88,故向心力F和圓柱體速度v的關系是 F=0.88v 2
(2)根據已經學習過的向心力公式F=m
v 2
r
,與F=0.88v 2 比較得,
m
r
=0.88
將r=0.1m代入得,m=0.088kg.
故答案為:(1)F=0.88v 2 ,(2)0.088Kg

C. 用如圖所示的實驗裝置來探究小球作圓周運動所需向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系,轉動

①在研究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系時,需先控制某些版量不變,研究另外兩個物權理量的關系,該方法為控制變數法.故選:C.
②圖中兩球的質量相同,轉動的半徑相同,則研究的是向心力與角速度的關系.故選:B.
③根據Fn=mrω2,兩球的向心力之比為1:9,半徑和質量相等,則轉動的角速度之比為1:3,因為靠皮帶傳動,變速輪塔的線速度大小相等,根據v=rω,知與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比為3:1.故選:A.
故答案為:①C;②B;③A

D. 某實驗小組探究向心力F與角速度ω的關系,利用力感測器來測量力的大小,光電門感測器來測量擋光桿的擋光

研究向心來力與角速度關系時應控源制半徑不變,因此採用了「控制變數法」進行研究.
圖中拋物線說明:向心力F和ω 2 成正比
根據繩子的拉力提供向心力得:
T=mω 2 l,當質量與繩長相同時,角速度大的繩子受到到拉力大,容易斷.
故答案為:控制變數法,向心力F和ω 2 成正比,角速度大的容易斷

E. 向心力演示器如圖所示.轉動手柄1,可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動.皮帶分別套在塔輪2和

根據F=mrω 2 ,知要研究小球受到的向心力大小與角速度的關系,需控制小球的質量和半徑不變.故A正確,B、C、D錯誤.
故選A.

F. 用如圖所示的裝置可以探究做勻速圓周運動的物體需要的向心力的大小與那些因素有關.(1)本實驗採用的科

(1)在這兩個裝置中,控制半徑,角速度,不變,只改變質量,來研究向心力與質量之間的關系,故採用的控制變數法,故選A
(2)控制半徑,角速度,不變,只改變質量,來研究向心力與質量之間的關系,故選D
(3)通過控制變數法,得到的結果為在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質量成正比,故選C
故答案為:(1)A;(2)D;(3)C

G. 如圖是一個研究向心力與哪些因素有關的DIS實驗裝置的示意圖,其中做勻速圓周運動的圓柱體的質量為m,放置

(1)根據向心力公式F=m

v2
r
得:
圓柱體質量和運動半徑一定時,向心力與線速度的平方成正回比,
所以為方答便研究,應畫F-V2圖象.
故選:B.
(2)該實驗運用控制變數法研究物理量的關系,根據向心力公式F=m
v2
r
得:
為研究F與r的關系,實驗時除保持圓柱體的質量不變外,還應保持不變的物理量是線速度的大小.
(3)利用表中數據得F=0.88v2
根據已經學習過的向心力公式得F=m
v2
r

聯立解得:
m
r
=0.88
將r=0.1m代入得,m=0.09kg.
故答案為:(1)B;(2)線速度的大小;(3)0.09.

H. 如圖甲所示是一個研究向心力與哪些因素有關的DIS實驗裝置的示意圖。其中做勻速圓周運動的圓柱體的質量為m


小題1: F=0.8V 2
小題2: 線速度
小題3: 0.08

I. 圖甲是一個研究向心力與哪些因素有關的實驗裝置的示意圖,其中做勻速圓周運動的圓柱體的質量為m,放置在

(1)由乙圖可知,F∝v2,由數學知識得到F-v2圖象的斜率k=

△F
v2
10
11.4
≈0.88,故向心力F和圓柱體速度v的關系是 F=0.88v2
(2)該實驗運用控制變數法研究物理量的關系,根據向心力公式F=m
v2
r
可知為研究F與r的關系,實驗時除保持圓柱體的質量不變外,還應保持不變的物理量是線速度的大小.
(3)根據已經學習過的向心力公式F=m
v2
r
,與F=0.88v2比較得,
將r=0.1m代入
m
r
=0.88得:m=0.088kg.
故答案為:(1)F=0.88v2;(2)線速度大小;(3)0.088kg

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