Question

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，轉動手柄使長槽和短槽分別隨變速輪塔勻速轉動，槽內的球就做勻速圓周運動．橫臂的檔板對球的壓力提供了向心力，球對擋板的反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值．某次實驗圖片如圖，請回答相關問題：
①在研究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系時我們主要用到了物理學中的______；
A．累積法 B．等效替代法 C．控制變量法 D．演繹法
②圖中是在研究向心力的大小F與______的關系；
A．質量mB．角速度ωC．半徑r
③若圖中標尺上紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值為1：9，運用圓周運動知識可以判斷與皮帶連接的變速輪塔對應的半徑之比為______．
A.3：1B.4：1C.9：1D.2：1．

Answer 1

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，需先控制某些量不變，研究另外兩個物理量的關系，該方法為控制變量法．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