题目内容

9.某兴趣小组用如图甲所示的装置与传感器结合验证向心力表达式.实验时用手拨动旋臂产生圆周运动,力传感器和光电门固定在实验器上,实时测量角速度和向心力.
(1)电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间,并由挡光杆的宽度d、挡光杆通过光电门的时间△t、挡光杆做圆周运动的半径r自动计算出砝码做圆周运动的角速度,则其计算角速度的表达式为$\frac{d}{r△t}$.
(2)图乙中取①②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线,由图可知.曲线①对应的砝码质量小于(填“大于”或“小于”)曲线②对应的砝码质量.

分析 (1)根据挡光片的挡光宽度及挡光片经过光电门时的遮光时间可以算出挡光片的线速度,再根据ω=$\frac{v}{r}$即可求解;
(2)根据牛顿第二定律和图中抛物线说明在半径相同的情况下,F∝mω2.

解答 解:(1)物体转动的线速度v=$\frac{d}{△t}$
由ω=$\frac{v}{r}$
解得:ω=$\frac{d}{r△t}$
(2)图中抛物线说明:向心力F和ω2成正比;若保持角速度和半径都不变,则质点做圆周运动的向心加速度不变,由牛顿第二定律:F=ma可知,质量大的物体需要的向心力大,所以曲线①对应的砝码质量 小于 曲线②对应的砝码质量.然后再结合 图象中的数据判断是否满足:在半径相同的情况下,F∝mω2.
故答案为:(1)$\frac{d}{r△t}$;(2)小于

点评 该题主要考查了圆周运动的基本公式以及了解控制变量法的应用,即要研究一个量与另外一个量的关系,需要控制其它量不变,难度适中.

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