7.某同學(xué)用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.細(xì)線下懸掛一個(gè)鋼球,上端固定在鐵架臺(tái)上,將畫(huà)著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平桌面上,使鋼球靜止時(shí)正好位于圓心處,與白紙接觸但無(wú)擠壓.用手帶動(dòng)鋼球,設(shè)法使它沿紙面上某個(gè)圓做圓周運(yùn)動(dòng).
(1)測(cè)得鋼球質(zhì)量m=0.200kg,轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周半徑為5.00cm,細(xì)線懸點(diǎn)與白紙上圓心的距離d=1.00m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2,通過(guò)以上數(shù)據(jù),可以得到鋼球運(yùn)動(dòng)的向心力F1=0.098N(tanθ=sinθ);
(2)用秒表測(cè)得圓錐運(yùn)動(dòng)50圈的總時(shí)間為t=99.0s,利用此數(shù)據(jù)可以得到鋼球運(yùn)動(dòng)的向心力F2=0.1N(保留二位有效數(shù)字).在誤差允許的范圍內(nèi),可認(rèn)為F1=F2,證明向心力的表達(dá)式正確.
(3)為了盡量減小誤差,請(qǐng)?zhí)岢鲋辽僖粭l改進(jìn)建議:做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí),保證繩子與豎直方向的夾角較小即可.

分析 (1)對(duì)球受力分析根據(jù)力的合成求得向心力;
(2)先求出周期,根據(jù)向心力的周期公式求解向心力;
(3)由于tanθ=sinθ,故做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí),保證繩子與豎直方向的夾角較小即可

解答 解:(1)對(duì)物體受力分析可知,向心力為:F1=mgtanθ,
其中:$tanθ=sinθ=\frac{R}{L}=\frac{0.05}{1}=0.05$,
解得:F1=0.098N
(2)鋼球運(yùn)動(dòng)n圈所用時(shí)間t,則周期為:T=$\frac{t}{N}=\frac{99}{50}s=1.98s$,
故向心力大小為:F2=m$\frac{4{π}^{2}R}{{T}^{2}}$=0.10N
(3)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí),保證繩子與豎直方向的夾角較小即可
故答案為:(1)0.098;(2)0.10;(3)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí),保證繩子與豎直方向的夾角較小即可

點(diǎn)評(píng) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)粗略驗(yàn)證向心力表示式,培養(yǎng)學(xué)生善于分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力,同時(shí)運(yùn)用力的分解尋找向心力的來(lái)源

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

17.如圖所示,A、B兩滑塊用輕繩通過(guò)定滑輪連接,整體處于靜止?fàn)顟B(tài),定滑輪固定在橫桿的中點(diǎn)位置,不計(jì)一切摩擦,求A、B滑塊的質(zhì)量之比(θ=30°)( 。
A.1:2B.1:$\sqrt{2}$C.1:3D.1:$\sqrt{3}$

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

18.一質(zhì)量為100g的小球以初速度6m/s從O點(diǎn)斜拋射入空中,歷經(jīng)1s通過(guò)M點(diǎn)時(shí)的速度方向垂直于初速度方向,不計(jì)空氣阻力,重力加速度g=10m/s2,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.M點(diǎn)為小球運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)
B.小球在M點(diǎn)的速度大小為8m/s
C.初速度與水平方向的夾角α的正弦sinα=0.6
D.從O點(diǎn)到M點(diǎn)的過(guò)程中動(dòng)量的變化量大小為0.2kg•m/s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

15. 某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置研究小球的平拋運(yùn)動(dòng).實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟如下:
(1)在一塊平板上釘上復(fù)寫(xiě)紙和白紙,將其豎直正對(duì)斜槽軌道末端立于某位置;
(2)使小球從斜槽上某處由靜止釋放,小球飛出槽口后撞擊平板,在白紙上留下痕跡A;
(3)將平板沿水平方向向右平移一段距離x,再使小球從斜槽上由靜止?jié)L下,小球飛出槽口后撞擊平板,在白紙上紙留下痕跡B;
(4)再將平扳水平向右平移距離x.,使小球仍從斜槽上由靜止?jié)L下,在白紙上得到痕跡C.若測(cè)得A、B間距離為y1;B、C間距離為y2,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.
①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和要求,下列說(shuō)法中上確的是CD
A.斜槽軌道必須盡可能光滑
B.每次釋放小球的位置以不同
C.每次小球均須由靜止釋放
D.槽口末端必須調(diào)整水平
②報(bào)據(jù)上述直接測(cè)量的量和已知的物理量可以得到小球平拋的初速度大小的表達(dá)式為v0=$x\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-{y}_{1}}}$.(用題中所給字母表示)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.一小球從水平地面上方無(wú)初速釋放,與地面發(fā)生碰撞后反彈至速度為零,假設(shè)小球與地面碰撞沒(méi)有機(jī)械能損失,運(yùn)動(dòng)時(shí)的空氣阻力大小不變,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.上升過(guò)程中小球動(dòng)量改變量等于該過(guò)程中空氣阻力的沖量
B.小球與地面碰撞過(guò)程中,地面對(duì)小球的沖量不為零
C.下落過(guò)程中小球動(dòng)能的改變量等于該過(guò)程中重力做的功
D.從釋放到反彈至速度為零過(guò)程中小球克服空氣阻力做的功小于重力做的功

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

12.求幾個(gè)力的合力時(shí),用到的科學(xué)研究方法是( 。
A.等效替代法B.控制變量法C.類(lèi)比法D.假設(shè)法

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

19.下列關(guān)于物理學(xué)史的敘述中,正確的是(  )
A.安培建立了狹義相對(duì)論
B.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律
C.開(kāi)普勒首先揭示了電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)
D.伽利略認(rèn)為物體下落的快慢與物體質(zhì)量有關(guān)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

1.如圖,兩條豎直放置的平行光滑導(dǎo)軌,間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器,電容為C.導(dǎo)軌處于水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,緊貼導(dǎo)軌水平放置一質(zhì)量為m的金屬棒,由靜止釋放且在下滑過(guò)程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸.已知重力加速度大小為g,忽略所有電阻.求:
(1)電容器所帶電量Q與金屬棒速度v大小的關(guān)系;
(2)通過(guò)必要的推理過(guò)程判定金屬棒在下滑過(guò)程中做何種運(yùn)動(dòng);
(3)設(shè)平行板電容器板間距離為d,棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)在電容器兩板間靠近右極板處由靜止釋放一質(zhì)量為m0、電量為q的正電粒子(不計(jì)重力),求t0時(shí)刻(此時(shí),粒子沒(méi)有到達(dá)左極板)粒子的速度v0

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.下列說(shuō)法中正確的是(  )
A.盧瑟福通過(guò)a粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在原子內(nèi)部存在質(zhì)子
B.波爾的原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了所有原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律
C.氡的半衰期為3.8天,若有4個(gè)氡原子核,經(jīng)過(guò)3.8天后就一定只剩下2個(gè)氡原子核
D.鈾核(${\;}_{92}^{238}$U)衰變成鉛核($\underset{206}{82}$Pb)要經(jīng)過(guò)8次α衰變和6次β衰變

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