Question

5．如圖所示，是探究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系的實驗裝置圖，轉動手柄1，可使變速輪塔2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動．皮帶分別套在輪塔2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內的小球6、7分別以不同的角速度做勻速圓周運動．小球做圓周運動的向心力由橫臂8的擋板對小球的壓力提供，球對擋板的反作用力，通過橫臂8的杠桿作用使彈簧測力筒9下降，從而露出標尺10，標尺10上露出的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值．那么：
（1）現(xiàn)將兩小球分別放在兩邊的槽內，為了探究小球受到的向心力大小和角速度的關系，下列說法中正確的是A
A．在小球運動半徑相等的情況下，用質量相同的小球做實驗
B．在小球運動半徑相等的情況下，用質量不同的小球做實驗
C．在小球運動半徑不等的情況下，用質量不同的小球做實驗
D．在小球運動半徑不等的情況下，用質量相同的小球做實驗
（2）在該實驗中應用了控制變量法（選填“理想實驗法”、“控制變量法”、“等效替代法”）來探究向心力的大小與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系．
（3）當用兩個質量相等的小球做實驗，且左邊小球的軌道半徑為右邊小球的2倍時，轉動時發(fā)現(xiàn)右邊標尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)為左邊的2倍，那么，左邊輪塔與右邊輪塔之間的角速度之比為1：2．

Answer 1

分析 （1）要探究小球受到的向心力大小與角速度的關系，需控制一些變量，即保持小球的質量、轉動的半徑不變．
（2）該實驗是采用的控制變量法．
（3）線速度相等，則角速度與半徑成反比．

解答 解：（1）根據(jù)F=mrω²，知要研究小球受到的向心力大小與角速度的關系，需控制小球的質量和半徑不變．
故A正確，B、C、D錯誤．
（2）由前面分析可知該實驗采用的是控制變量法．
（3）線速度相等，則角速度與半徑成反比，故可知左邊輪塔與右邊輪塔之間的角速度之比為1：2．
故答案為：（1）A；（2）控制變量法；（3）1：2．

點評 本實驗采用控制變量法，即要研究一個量與另外一個量的關系，需要控制其它量不變．