Question

2．小明用绳子拉着一个小球在光滑的水平桌面做圆周运动，他猜想绳子拉力大小与小球的运动速度有关，于是他改用一根橡皮筋连接小球，让小球在光滑的水平桌面上以一定速度做圆周运动，如图所示．实验时多次改变小球的运动速度，记录现象如下表．请你解答下列问题：

小球质量/g	小球速度	橡皮筋长度/cm
15	慢	10
15	较快	15
15	很快	18

（1）小球在桌面上做匀速圆周运动时，小球受力情况是非平衡力（选填“平衡力”、“非平衡力”）；实验中，橡皮筋突然断裂，小球将在桌面上做匀速直线运动（填“匀速圆周”、“匀速直线”、“变速直线”）；
（2）分析表格中的数据，小明可以得出的结论是：小球的运动速度越大，橡皮筋的伸长就越长；
（3）实验用橡皮筋代替绳子的目的是通过橡皮筋的伸长来比较拉力的大小；
（4）小明查阅资料后知道做圆周运动的小球受到的拉力与小球的运动速度、小球的质量以及圆周的半径有关．据此，当他在探究“做圆周运动的小球受到的拉力与小球的运动速度的关系”时．他认为用橡皮筋代替绳子存在明显的缺陷，缺陷是实验中小球速度和圆周半径都在发生改变．

Answer 1

分析 解决本实验的关键是知道力可以改变物体的运动状态，探究绳子的拉力与小球的运动速度关系，利用控制变量法进行研究．

解答 解：（1）当小球做圆周运动时，速度方向时刻改变，其运动状态一定改变，所以受到的力不是平衡力；实验中，橡皮筋突然断裂，由牛顿第一定律可知，小球将在桌面上做匀速直线运动；
（2）从表格的数据可以看出：小球的运动速度越大，那么橡皮筋的伸长就越长；
（3）小明用橡皮筋替代绳子进行实验的目的是通过橡皮筋的伸长来比较拉力的大小；
（4）实验中应采用控制变量法，控制圆周半径保持不变，故明显的缺陷是：实验中小球的速度和圆周半径都在发生改变．
故答案为：（1）非平衡力；匀速直线；（2）小球的运动速度越大，橡皮筋的伸长就越长；（3）通过橡皮筋的伸长来比较拉力的大小；（4）实验中小球速度和圆周半径都在发生改变．

点评 解决此类题目要知道力可以运动状态的改变及速度的变化是运动状态的改变，学会利用控制变量法研究问题．