Question

【题目】某物理兴趣小组猜想向心力大小与小球质量、半径及角速度有关。现做如下实验，用细线穿过光滑笔杆中，一端拴住小球，另一端用一只手牵住，另一只手抓住笔杆并用力转动，使小球做圆周运动，可近似认为细线拉力提供了小球所器的向心力，实验过程如下：

（1）在保证小球质量和角速度不变的条件下，通过改变小球做圆周运动的_____，感受向心力的大小；

（2）换用不同质量的小球，在保证_____和半径不变的条件下，感受向心力的大小；

（3）在小球质量为m和运动半径为R不变的条件下，小球做圆周运动所在平面距水平地面的高度为H，当角速度增加到某值时，细线突然断掉，小球做平抛运动，测得小球落地点到转轴的水平距离为x，当地重力加速度为g，则细线恰好断裂时，小球的速度大小是_____，细线所能承受的最大拉力是_____（用题中字母符号表示）。

Answer 1

【答案】半径 角速度

【解析】

（1）[1]研究向心力大小的影响因素需要用到控制变量法，在保证小球质量和角速度不变的条件下，通过改变小球做圆周运动的半径，感受向心力的大小。

（2）[2]换用不同质量的小球，在保证角速度和半径不变的条件下，感受向心力的大小。

（3）[3]小球在细线断裂后做平抛运动，根据平抛运动的规律可知，竖直方向上

水平方向上

x'＝vt

小球落地点到转轴的水平距离为x，根据几何关系可知

联立解得:

[4]根据向心力公式可知，细线所能承受的最大拉力