Question

17．在“用圓錐擺實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證向心力公式”的實(shí)驗(yàn)中，AB為豎直轉(zhuǎn)軸，細(xì)繩一端系在A點(diǎn)，另一端與小球C相連，A如圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，C球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①測量AC間細(xì)繩長度Z及小球C直徑矗；
②使AB軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)C球在水平面內(nèi)做勻速圓周D運(yùn)動(dòng)；
③測出此時(shí)C球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，并標(biāo)出C球B球心在AB軸上的投影點(diǎn)D，測出AD間距為s；
④算出C球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力F_向；
⑤算出C球所受的合力F_合；
⑥驗(yàn)證向心力公式．
（1）在上述實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有C．
A．C球的質(zhì)量   B．C球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度    C．當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g′
（2）為了驗(yàn)證向心力公式，請用已測的物理量和第（1）題中你所選擇的物理量表示出AD間距s=$\frac{g{T}^{2}}{4{π}^{2}}$．
（3）這一實(shí)驗(yàn)方法簡單易行，但是有幾個(gè)因素可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的成功，請寫出一條：小球是否在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)的原理是根據(jù)幾何關(guān)系求出指向圓心的合力，再根據(jù)向心力公式求出向心力的值，看兩者是否相等，所以還要知道小球的直徑及當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g；
（2）根據(jù)圓錐擺的周期公式即可求解；
（3）垂足D的確定、小球是否在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)等都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)是否成功．

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是根據(jù)幾何關(guān)系求出指向圓心的合力，再根據(jù)向心力公式求出向心力的值，看兩者是否相等，所以還要知道當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g；
故選：C
（ 2 ）根據(jù)圓錐擺的周期公式得：T=$2π\(zhòng)sqrt{\frac{s}{g}}$，
解得：$s=\frac{g{T}^{2}}{4{π}^{2}}$
（3）該實(shí)驗(yàn)要求C球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以小球是否在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)會(huì)影響實(shí)驗(yàn)是否成功．
故答案為：（1）C；（2）$\frac{g{T}^{2}}{4{π}^{2}}$；（3）小球是否在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

點(diǎn)評 本題是實(shí)驗(yàn)題，要求同學(xué)們能理解其實(shí)驗(yàn)原理，知道影響實(shí)驗(yàn)成功的因素，難度適中．