Question

【题目】某校学生验证Fn=m的实验中，设计了如下实验：

第1步：先用粉笔在地上画一个直径为2L的圆

第2步：通过力的传感器，用绳子绑住一质量为m的物块，人站在圆内，手拽住绳子离物块距离为L的位置，用力甩绳子，使小球做匀速圆周运动，调整位置，让转动物块的手肘的延长线刚好通过地上的圆心，量出手拽住处距离地面的高度为h，记下力的传感器的读数为F。

第3步：转到一定位置时，突然放手，让物块自由抛出去。

第4步：另一个同学记下物块的落地点C，将通过抛出点A垂直于地面的竖直线在地面上的垂足B与落地点C连一条直线，这条直线近似记录了物块做圆周运动时在地面上的投影圆B的运动方向，量出BC间的距离为S。

第5步：保持物块做圆周运动半径不变，改变物块做圆周运动的速度，重复上述操作，试回答：

(1)放手后，物块在空中运动的时间t=___________。

(2)物块做圆周运动的速度v0=___________。

(3)物块落地时的速度大小为v=___________。

(4)在误差范围内，有F=___________(用题中的m、L、h、S和重力加速度g表示)。

Answer 1

【答案】

【解析】

（1）小球飞出后做平抛运动，根据高度求出平抛运动的时间。

（2）结合平抛运动的水平位移和时间求出线速度的大小；

（3）根据速度时间公式求出落地时的竖直分速度，结合平行四边形定则求出落地的速度。

（4）小球做圆周运动，拉力提供向心力，从而得出向心力的大小。

（1）小球飞出后做平抛运动，根据h=gt2得，小球在空中运动的时间。
（2）小球做圆周运动的线速度；

（3）落地时的竖直分速度vy＝，根据平行四边形定则知，小球落地的速度

（4）绳子的拉力等于小球做圆周运动的向心力，则拉力 。