Question

20．如图1示，是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线速度关系的实验装置，做匀速圆周运动圆动圆柱体放置在水平光滑圆盘上．力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F线速度v关系：
（1）该同学采用的实验方法为B．
A．等效替代法  
B．控制变量法
C．理想化模型法
（2）改变线速度v，多次测量，该同学测出了五组F、v数据，如下表所示：

v/（m•s-1）	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
F/N	0.88	2.00	3.50	5.50	7.90

该同学对数据分析后，在图2坐标纸上描出了五个点．
①作出F-v²图线；
②若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的F-v²的图线可得圆柱体的质量m=0.19kg．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 研究一个物理量与多个物理量的关系，先要控制一些物理量不变，再进行研究，这种方法叫控制变量法．
根据表格中的数据，作出F-v²图线，结合向心力公式，通过图线的斜率求出圆柱体的质量

解答 解：（1）实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法是控制变量法，故选：B．
（2）①作出F-v²图线，如图所示．②根据F=$\frac{m{v}^{2}}{r}$知，图线的
斜率k=$\frac{π}{r}$，则有：$\frac{m}{r}=\frac{8}{8.5}$，
代入数据解得：m=0.19kg．
故答案为：（1）B；（2）①如图所示；②0.19

点评 本实验采用控制变量法，掌握描点作图的方法，知道图线斜率的物理意义，难度不大