Question

10．若要用實驗的方法來驗證做圓周運動的物體所受到的向心力F與質(zhì)量m、轉(zhuǎn)動半徑r以及角速度ω的關(guān)系

（1）該實驗裝置一定包括：若干物塊、半徑可調(diào)裝置、轉(zhuǎn)速可調(diào)的轉(zhuǎn)動裝置、測量ω的裝置、測量F的裝置等基本實驗部件．
（2）如圖給出的是利用DIS實驗系統(tǒng)研究向心力特性時所選用的專用軟件主界面以及所獲取的實驗圖線．請根據(jù)給定的實驗信息回答以下問題：
①該圖線是在保持m與r不變的實驗條件下獲得的．
②我們應(yīng)該采取函數(shù)擬合法的圖線處理方法來揭示F與ω的關(guān)系．
③為能進一步驗證F與m或r的關(guān)系，應(yīng)該再經(jīng)歷的實驗過程是保持r不變，改變m（或保持m不變，改變r），分別測量幾組F、ω，并作出相應(yīng)F-ω的圖線．
④對所獲得的實驗圖線可以通過比較ω相同時幾組圖線F的大小的分析過程來推斷出實驗結(jié)論．

Answer 1

分析 要探究小球受到的向心力大小與角速度的關(guān)系，需控制一些變量，即保持小球的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動的半徑不變．

解答 解：（1）由該實驗的記錄可知，該實驗裝置一定包括：若干物塊、半徑可調(diào)裝置、轉(zhuǎn)速可調(diào)的轉(zhuǎn)動裝置、測量ω的裝置、測量F的裝置等基本實驗部件．
（2）①由圖可知，該圖象是向心力隨角速度的變化的曲線，所以一定是在 保持m與r不變的實驗條件下獲得的；
②由圖可知，向心力與角速度的關(guān)系不是一次函數(shù)，所以要采用函數(shù)擬合法的圖線處理方法來揭示F與ω的關(guān)系．
③為能進一步驗證F與m或r的關(guān)系，應(yīng)該再經(jīng)歷的實驗過程是保持r不變，改變m（或保持m不變，改變r），分別測量幾組F、ω，并作出相應(yīng)F-ω的圖線；
④對所獲得的實驗圖線可以通過 比較ω相同時幾組圖線F的大小的分析過程來推斷出實驗結(jié)論．
故答案為：（1）若干物塊、半徑可調(diào)裝置、轉(zhuǎn)速可調(diào)的轉(zhuǎn)動裝置、測量ω的裝置、測量F的裝置；
（2）①保持m與r不變，②函數(shù)擬合法，③保持r不變，改變m（或保持m不變，改變r），分別測量幾組F、ω，并作出相應(yīng)F-ω的圖線，④比較ω相同時幾組圖線F的大小

點評 弄清實驗裝置原理也是解題的關(guān)鍵；了解控制變量法的應(yīng)用，即要研究一個量與另外一個量的關(guān)系，需要控制其它量不變．