Question

17．在圓軌道上穩(wěn)定運行的飛船內(nèi)，宇航員為了驗證向心力公式，設(shè)計了如圖所示的裝置（圖中O為光滑的小孔）：給待測物體一個初速度，使它在水平光滑桌面上做勻速圓周運動．該飛船內(nèi)具有基本測量工具．
（1）實驗時需要測量的物理量是彈簧彈力F、物體質(zhì)量m、周期T、軌道半徑r．（寫出描述物理量的文字和符號）
（2）若向心力公式成立，則上述物理量的關(guān)系是：$F=m\frac{4{π}^{2}r}{T}$．

Answer 1

分析 （1）實驗時需要測量的物理量是物塊質(zhì)量m、彈簧秤示數(shù)F、圓周運動的半徑R和周期T．
（2）彈簧秤的拉力提供物體的向心力，由牛頓第二定律研究向心力的表達(dá)式．

解答 解：據(jù)題，物體在桌面上做勻速圓周運動，物體與桌面間的摩擦力忽略不計，由彈簧秤的拉力提供物體的向心力．根據(jù)牛頓第二定律得：$F=m\frac{4{π}^{2}r}{T}$
所以實驗時需要測量的物理量是彈簧彈力F、物體質(zhì)量m、周期T、軌道半徑r．
故答案為：（1）彈簧彈力F、物體質(zhì)量m、周期T、軌道半徑r；（2）$F=m\frac{4{π}^{2}r}{T}$

點評 本題是實際問題的近似，基本原理是合力提供向心力，根據(jù)關(guān)系式確定需要測量的物理量．