Question

【題目】某班同學(xué)在學(xué)習(xí)了向心力的公式F＝m和F＝mω2r后，分學(xué)習(xí)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究向心力。同學(xué)們用細(xì)繩系一紙杯(杯中有30 mL的水)在空中甩動(dòng)，使紙杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)(如圖乙所示)，來感受向心力。

(1)下列說法中正確的是________。

A．保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對(duì)手的拉力不變

B．保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變，增大轉(zhuǎn)速，繩對(duì)手的拉力增大

C．保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長(zhǎng)，繩對(duì)手的拉力不變

D．保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長(zhǎng)，繩對(duì)手的拉力增大

(2)如圖甲所示，繩離杯心40 cm處打一結(jié)點(diǎn)A,80 cm處打一結(jié)點(diǎn)B，學(xué)習(xí)小組中一位同學(xué)用手表計(jì)時(shí)，另一位同學(xué)操作，其余同學(xué)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

操作一：手握繩結(jié)A，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)向心力的大小。

操作二：手握繩結(jié)B，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)向心力的大小。

操作三：手握繩結(jié)A，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)兩周，體會(huì)向心力的大小。

操作四：手握繩結(jié)A，再向杯中添30 mL的水，使杯在水平方向每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)向心力的大小。

①操作二與一相比較：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑大小有關(guān)；

操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān)；

操作四與一相比較：________相同，向心力大小與________有關(guān)；

②物理學(xué)中這種實(shí)驗(yàn)方法叫________法。

③小組總結(jié)階段，在空中甩動(dòng)紙杯的同學(xué)談感受時(shí)說：“感覺手腕發(fā)酸，感覺力不是指向圓心的向心力而是背離圓心的離心力，跟書上說的不一樣”，你認(rèn)為該同學(xué)的說法正確嗎？答：________。

Answer 1

【答案】)BD 角速度、半徑 質(zhì)量大小 控制變量 不正確，見解析

【解析】

（1）[1]．由題意知，根據(jù)向心力公式F向＝mω2r，結(jié)合牛頓第三定律，有T拉＝mω2r；保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變，增大轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式可知，繩對(duì)手的拉力將增大，故A錯(cuò)誤，B正確；保持質(zhì)量、角速度不變，增大繩長(zhǎng)，根據(jù)公式可知，繩對(duì)手的拉力將增大，故C錯(cuò)誤，D正確。

（2）①[2][3]．根據(jù)向心力公式F向＝mω2r，結(jié)合牛頓第三定律，則有T拉＝mω2r；

操作二與一相比較：質(zhì)量、角速度相同，向心力的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑大小有關(guān)；

操作三與一相比較：質(zhì)量、半徑相同，向心力的大小與角速度的大小有關(guān)；

操作四與一相比較：角速度、半徑相同，向心力大小與質(zhì)量大小有關(guān)；

②[4]．物理學(xué)中這種實(shí)驗(yàn)方法叫控制變量法。

③[5]．該同學(xué)受力分析的對(duì)象是自己的手，但實(shí)驗(yàn)中受力分析的對(duì)象是紙杯，繩的拉力提供紙杯做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，方向指向圓心，繩對(duì)手的拉力與“向心力”大小相等，方向相反，背離圓心，故該同學(xué)的說法不正確。