Question

（2012?安徽一模）在“用圓錐擺實驗驗證向心力公式“的實驗中，AB為豎直轉軸，細繩一端系在A點，另一端與小球C相連，如圖所示．當轉軸轉動時，C球在水平面內做勻速圓周運動．實驗步驟如下：
①測量AC間細繩長度l；
②使AB軸轉動，并帶動C球在水平面內做勻速圓周運動；
③測出此時C球做勻速圓周運動的周期T，并標出C球球心在AB軸上的投影點D，測出AD間距為S；
④算出C球做勻速圓周運動所需的向心力F；
⑤算出C球所受的合力F；
⑥驗證向心力公式．
（I ）在上述實驗中還需要測量的物理量有哪些

AD

A．C球的直徑    B．C球的質量   C．C球轉動的角速度   D．當地的重力加速度g
（II）為了驗證向心力公式正確．請用已知的物理量和第（I）題中你所選擇的物理量表示出AD間距S=

gT2

4π2

．
（III）這一實驗方法簡單易行．但是有幾個因素可能會影響實驗的成功，請寫出一條_：

小球是否在水平面上做勻速圓周運動

．

Answer 1

分析：（1）該實驗的原理是根據幾何關系求出指向圓心的合力，再根據向心力公式求出向心力的值，看兩者是否相等，所以還要知道小球的直徑及當地的重力加速度g；
（2）根據圓錐擺的周期公式即可求解；
（3）垂足D的確定、小球是否在水平面上做勻速圓周運動等都會影響實驗是否成功．

解答：解：（1）該實驗的原理是根據幾何關系求出指向圓心的合力，再根據向心力公式求出向心力的值，看兩者是否相等，所以還要知道小球的直徑及當地的重力加速度g；
故選AD
（ 2 ）根據圓錐擺的周期公式得：T=2π

S g

，解得  S=

gT2

4π2

（3）該實驗要求C球在水平面內做勻速圓周運動，所以小球是否在水平面上做勻速圓周運動會影響實驗是否成功．
故答案為：（1）AD；（2）

gT2

4π2

；（3）小球是否在水平面上做勻速圓周運動

點評：本題是實驗題，要求同學們能理解其實驗原理，知道影響實驗成功的因素，難度適中．