Question

14．如圖所示，為向心力演示儀器，其中轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1可以帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)2和轉(zhuǎn)盤(pán)3通過(guò)一不打滑的皮帶連接，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)3轉(zhuǎn)動(dòng)．轉(zhuǎn)盤(pán)2和轉(zhuǎn)盤(pán)3有三種半徑可選，分別是1：1、2：1、3：1的半徑比．ABC三個(gè)位置可以放上小球，在轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中帶到小球轉(zhuǎn)動(dòng)，小球?qū)�擋板的力通過(guò)桿讓套筒7下沉，固定樁8上有標(biāo)尺，從而讓小球?qū)�擋板的力的大小在�?biāo)尺上體現(xiàn)出來(lái)．A位置到轉(zhuǎn)盤(pán)2的轉(zhuǎn)軸距離與C到轉(zhuǎn)盤(pán)3的轉(zhuǎn)軸距離相等，為B到轉(zhuǎn)盤(pán)2轉(zhuǎn)軸距離的一半．小球有三個(gè)，兩個(gè)相同的鐵球一個(gè)塑料球，鐵球與塑料球質(zhì)量比為2：1．

（1）某同學(xué)為了探究角速度一定時(shí)向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的關(guān)系，將一個(gè)鐵球放B，另外一個(gè)鐵球放C，他應(yīng)該選擇的轉(zhuǎn)盤(pán)2和轉(zhuǎn)盤(pán)3的半徑比為1：1．
（2）若選擇轉(zhuǎn)盤(pán)2和轉(zhuǎn)盤(pán)3的半徑比為3：1，鐵球放B，塑料球放C，則左右標(biāo)尺讀數(shù)的比值為4：9．

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，F(xiàn)=mω²r圖中抓住角速度不變、半徑不變，研究向心力與質(zhì)量的關(guān)系，根據(jù)向心力之比求出兩球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比，結(jié)合v=rω，即可求得標(biāo)尺示數(shù)

解答 解：（1）2和3通過(guò)皮帶相連，線速度相同，要保證角速度相同，根據(jù)v=ωr可知，半徑必須相等，故半徑之比為1：1；
（2）2和3的線速度相同，故轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度$\frac{{ω}_{2}}{{ω}_{3}}=\frac{{r}_{3}}{{r}_{2}}=\frac{1}{3}$，根據(jù)F=mω²r可知$\frac{{F}_{2}}{{F}_{3}}=\frac{{{ω}_{2}}^{2}r{′}_{2}}{{ω}_{3}^{2}r{′}_{3}}$=$\frac{{F}_{2}}{{F}_{3}}=\frac{{{m}_{2}ω}_{2}^{2}r{′}_{2}}{{{m}_{3}ω}_{3}^{2}r{′}_{3}}=\frac{4}{9}$

故答案為：（1）1：1    （2）4：9

點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，即要研究一個(gè)量與另外一個(gè)量的關(guān)系，需要控制其它量不變．知道靠皮帶傳動(dòng)，變速輪塔的線速度大小相等