Question

【题目】一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系．

(1)首先，让一砝码在一个比较光滑的平面上做半径r为0.08 m的圆周运动，数字实验系统得到若干组向心力F和对应的角速度ω，他们根据实验数据绘出了F－ω的关系图象如下图中B图线所示，兴趣小组的同学猜测r一定时，F可能与ω2成正比．你认为，可以通过进一步转换，做出______________关系图象来确定他们的猜测是否正确．

(2)将同一砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04 m、0.12 m，又得到了两条F－ω图象，如图中A、C图线所示．通过对三条图线的比较、分析、讨论，他们得出ω一定时，F∝r的结论，你认为他们的依据是______________________________________________________________ ．

(3)通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F＝kω2r，其中比例系数k的单位是______________．

Answer 1

【答案】① F与ω2 ；② 取任意相同ω，A、B、C三图线对应向心力之比均约为3:2:1，与其对应半径之比相同。③ kg

【解析】试题分析: ① 通过对图象的观察，兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比．可以通过进一步的转换，通过绘出F与ω2关系图象来确定他们的猜测是否正确，如果猜测正确，做出的F与ω2的关系式应当为一条倾斜直线．

②做一条平行于纵轴的辅助线，求出辅助线和图象的交点中力的数值之比是否为1：2：3，若是则说明与半径之比相同，就说明F与r成正比．

③由力学单位制，可知比例系数k的单位是kg