某同学根据教材设计了如图所示的实验装置，用来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。

1. 某同学根据教材设计了如图所示的实验装置，用来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。

(1) 打开一挡转速，不断改变力传感器的位置，发现小球转动过程中向心力的大小与半径成（选填“正比”或“反比”）。

(2) 控制力传感器的位置不变，提高转速，可观察到力传感器的示数变（选填“大”或“小”）。

(3) 保持力传感器的位置不变，测得小球球心到转盘圆心的距离为r ，改变马达转盘的转速n ，测量在不同转速下，同一小球受到的力传感器的作用力F ，得到多组n、F数据。以F为纵坐标，以 $\text{[math]}$ 为横坐标建立坐标系，得到一条斜率为k的倾斜直线，则小球的质量为（用k、r表示）。

【考点】

线速度、角速度和周期、转速; 匀速圆周运动; 向心力;

【答案】

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实验探究题普通

1. 如图甲所示是一个研究向心力大小与哪些因素有关的 $\text{[math]}$ 实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为 $\text{[math]}$ ，放置在未画出的水平圆盘上，圆周轨道的半径为 $\text{[math]}$ ，力电传感器测定的是向心力的大小，光电传感器测定的是圆柱体的线速度大小，表格中是所得数据，图乙分别为 $\text{[math]}$ 图像、 $\text{[math]}$ 图像、 $\text{[math]}$ 图像。

$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

(1) 数据表格和图乙中的三个图像分别是在探究向心力 $\text{[math]}$ 和圆柱体线速度大小 $\text{[math]}$ 的关系时，保持圆柱体质量不变、半径 $\text{[math]}$ 的条件下得到的。研究图像后，可得出向心力 $\text{[math]}$ 和圆柱体线速度大小 $\text{[math]}$ 的关系式。

(2) 为了研究 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持不变。

(3) 若已知向心力公式为 $\text{[math]}$ ，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为。

实验探究题普通

2. 某班级同学在探究向心力大小的表达式实验时：

第一小组采用甲图所示的装置进行探究，两个变速塔轮通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。

第二小组采用用乙图所示的装置进行探究，滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力 $\text{[math]}$ 的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d ，光电门可以记录遮光片通过的时间，测得旋转半径为 $\text{[math]}$ 。滑块随杆匀速圆周运动，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力 $\text{[math]}$ 和角速度 $\text{[math]}$ 的数据。