Question

12．根據(jù)公式F_向=m$\frac{v^2}{r}$和F_向=mrω²，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)感受向心力．如圖甲所示，用一根細(xì)繩（可視為輕繩）一端拴一個(gè)小物體，繩上離小物體40cm處標(biāo)為點(diǎn)A，80cm處標(biāo)為點(diǎn)B．將此裝置放在光滑水平桌面上（如圖乙所示）掄動(dòng)細(xì)繩，使小物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)另一位同學(xué)幫助用秒表計(jì)時(shí)．
操作一：手握A點(diǎn)，使小物體在光滑水平桌面上每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大小F₁．
操作二：手握B點(diǎn)，使小物體在光滑水平桌面上每秒運(yùn)動(dòng)一周，體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大小F₂．
操作三：手握B點(diǎn)，使小物體在光滑水平桌面上每秒運(yùn)動(dòng)兩周，體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大小F₃．
（1）小物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由繩子拉力提供；
（2）操作二與操作一相比，是為了控制小物體運(yùn)動(dòng)的周期（或角速度、轉(zhuǎn)速）相同；
（3）如果在上述操作中突然松手，小物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是合外力提供向心力，通過(guò)分析受力即知．
（2）根據(jù)向心力公式F=mω²r，采用控制變量法，結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解．
（3）突然松手，小物體將做離心運(yùn)動(dòng)，結(jié)合物體的受力情況，分析其運(yùn)動(dòng)情況．

解答 解：（1）小物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直方向受到重力與支持力，二力平衡，向心力由繩子拉力提供．
（2）操作二與操作一相比，是為了控制小物體運(yùn)動(dòng)的周期（或角速度、轉(zhuǎn)速）相同．
（3）在上述操作中突然松手，繩子的拉力突然消失，小物體將做勻速直   線運(yùn)動(dòng)．
故答案為：（1）繩子拉力；（2）周期（或角速度、轉(zhuǎn)速）； （3）勻速直線．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵選擇向心力公式的恰當(dāng)形式結(jié)合題意討論，并掌握牛頓第二定律的應(yīng)用，及控制變量法的思想．