Question

【題目】某小組利用拉力傳感器驗證“圓周運動的向心力表達式”，實驗裝置如圖甲所示，拉力傳感器豎直固定。一根不可伸長的細線上端固定在傳感器的掛鉤上，下端系著質量為m的小鋼球，鋼球靜止于A處，其底部固定一豎直遮光片，A處正下方安裝有光電門。拉起鋼球使細線與豎直方向成適當角度，鋼球由靜止釋放后在豎直平面內運動，得到遮光片通過光電門的遮光時間為△t。重力加速度大小為g：

(1)用游標卡尺測遮光片寬度d的示數(shù)如圖乙所示，則其讀數(shù)為__________mm，并測得鋼球做圓周運動的半徑為r；

(2)鋼球經(jīng)過A點時拉力傳感器的示數(shù)為F，則鋼球受到的合力大小F1=F－mg。利用光電門測得此時鋼球的速度后，求出鋼球經(jīng)過A點時向心力大小F2=__________（用m、r、d、△t表示），在實驗誤差允許范圍內通過比較F1、F2是否相等進行驗證；

(3)由于測量速度時引起的誤差，第(2)問中F1__________F2（選填“略大于”或“略小于”）。

Answer 1

【答案】3.85 略大于

【解析】

(1)[1]游標卡尺的主尺讀數(shù)為：0.3cm=3mm，游標尺上第17個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數(shù)為17×0.05mm=0.85mm，所以最終讀數(shù)為：3mm+0.85mm=3.85mm

(2)[2]鋼球經(jīng)過A點的速度為

鋼球經(jīng)過A點時向心力大小

(3)[3]由于實驗中用小球運動距離為小球直徑時的平均速度代替，則此速度比小球中心經(jīng)過A點時的真實速度偏小，所以F1略大于F2