Question

【題目】如圖所示，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，放置在圓盤上(未畫出)，圓周軌道的半徑為力傳感器測定的是向心力，光電傳感器測定的是圓柱體的線速度，以下是所得數據和圖乙所示的三個圖象:

(1)數據表和圖乙的三個圖象是在用實驗探究向心力和圓柱體線速度的關系時保持圓柱體質量不變，半徑的條件下得到的。研究圖象后,可得出向心力F和圓柱體速度的關系式:____________；

(2)為了研究F和成反比的關系，實驗吋除了保持圓柱體質量不變外,還應保持物理量____

不變；

(3)根據你已經學習過的向心力公式以及上面的圖線可以推算出，本實驗中圓柱體的質量為_______kg.

Answer 1

【答案】（1）F=0.88v2 （2）線速度的大小 （3）0.176kg

【解析】

（1）由乙圖可知，F∝v2，由數學知識得到F-v2圖象的斜率，故向心力F和圓柱體速度v的關系是 F=0.88v2．
（2）該實驗運用控制變量法研究物理量的關系，根據向心力公式可知為研究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，與F=0.88v2比較得，將r=0.2m代入得：m=0.176kg．