Question

由理論推導(dǎo)得向心力公式F_n=mω²r有兩位同學(xué)想再通過協(xié)作實驗來獲得體驗．設(shè)計的實驗方案如下：如圖甲所示，繩子的一端拴一個小沙袋，繩上離小沙袋重心40cm的地方打一個繩結(jié)A，80cm的地方打另一個繩結(jié)B．張同學(xué)手握繩結(jié)，如圖乙所示，使沙袋在水平方向上做勻速圓周運動．李同學(xué)幫助實驗，看著手表，每秒鐘喊2次口令．
他們進行了這樣的操作：操作①：手握繩結(jié)A，使沙袋在水平方向上做勻速圓周運動，每兩次口令運動一周，即每秒運動一周，體會此時繩子拉力的大小．操作②：改為手握繩結(jié)B，仍使沙袋在水平方向上每秒運動一周，體會此時繩子拉力的大小．操作③：又改為手握繩結(jié)A，但使沙袋在水平方向上每秒運動2周，體會此時繩子拉力大小．
請你回答下列問題：問題1：①②兩次操作，是想控制質(zhì)量m和

角速度

不變，改變

轉(zhuǎn)動半徑r

，比較兩次拉力大小，進而得出向心力F跟

轉(zhuǎn)動半徑

有關(guān)，你認(rèn)為

②

次（填①或②）操作感受到的向心力比較大？問題2：①③兩次操作，是想控制質(zhì)量m和

轉(zhuǎn)動半徑r

不變，改變

角速度

，比較兩次拉力大小，進而得出向心力F跟

角速度

有關(guān)，你認(rèn)為次

③

（①或③）操作感受到的向心力比較大？

Answer 1

分析：操作②與操作①，角速度相同，根據(jù)F=mω²r比較拉力的大小，操作③和①操作半徑相同，改變角速度，再根據(jù)F=mω²r比較拉力的大小．

解答：解：問題l：操作②與操作①，都是每秒轉(zhuǎn)動一圈，則角速度相等，即控制質(zhì)量m和角速度不變，改變轉(zhuǎn)動半徑r，比較兩次拉力大小．
根據(jù)F=mω²r知，半徑大時所需的向心力大，則拉力大．知操作②感到向心力較大．
問題2：操作③和操作①比較，可知，是控制質(zhì)量m和轉(zhuǎn)動半徑不變，改變角速度．
根據(jù)F=mω²r知，角速度大時所需的向心力大，則拉力大．知操作③感到向心力較大．
故答案為：
問題l：角速度，轉(zhuǎn)動半徑r，轉(zhuǎn)動半徑，②；
問題2：轉(zhuǎn)動半徑r，角速度，角速度，③．

點評：解決本題的關(guān)鍵掌握向心力的公式F=mω²r，要正確理解和運用控制變量法進行探究．