Question

【題目】某物理興趣小組猜想向心力大小與小球質(zhì)量、半徑及角速度有關(guān)。現(xiàn)做如下實(shí)驗(yàn)，用細(xì)線穿過(guò)光滑筆桿中，一端拴住小球，另一端用一只手牽住，另一只手抓住筆桿并用力轉(zhuǎn)動(dòng)，使小球做圓周運(yùn)動(dòng)，可近似認(rèn)為細(xì)線拉力提供了小球所器的向心力，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

（1）在保證小球質(zhì)量和角速度不變的條件下，通過(guò)改變小球做圓周運(yùn)動(dòng)的_____，感受向心力的大小；

（2）換用不同質(zhì)量的小球，在保證_____和半徑不變的條件下，感受向心力的大小；

（3）在小球質(zhì)量為m和運(yùn)動(dòng)半徑為R不變的條件下，小球做圓周運(yùn)動(dòng)所在平面距水平地面的高度為H，當(dāng)角速度增加到某值時(shí)，細(xì)線突然斷掉，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，測(cè)得小球落地點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的水平距離為x，當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?/span>g，則細(xì)線恰好斷裂時(shí)，小球的速度大小是_____，細(xì)線所能承受的最大拉力是_____（用題中字母符號(hào)表示）。

Answer 1

【答案】半徑 角速度

【解析】

（1）[1]研究向心力大小的影響因素需要用到控制變量法，在保證小球質(zhì)量和角速度不變的條件下，通過(guò)改變小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，感受向心力的大小。

（2）[2]換用不同質(zhì)量的小球，在保證角速度和半徑不變的條件下，感受向心力的大小。

（3）[3]小球在細(xì)線斷裂后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，豎直方向上

水平方向上

x'＝vt

小球落地點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的水平距離為x，根據(jù)幾何關(guān)系可知

聯(lián)立解得:

[4]根據(jù)向心力公式可知，細(xì)線所能承受的最大拉力