Question

【題目】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6的擋板對小球的壓力提供。球對擋板的反作用力，通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標尺8。標尺8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)在該實驗中應用了_____________（選填“理想實驗法”“控制變量法”或“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。

(2)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，轉動時發現右邊標尺上露出的紅白相間的等分格數為左邊的2倍，那么，左邊輪塔與右邊輪塔之間的向心力之比為_____________，角速度之比為_____________。

Answer 1

【答案】控制變量法 1∶2 1：2

【解析】

(1)[1]根據可知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；探究小球受到的向心力大小與質量的關系，需控制一些變量，即保持轉動的角速度、轉動的半徑不變；探究小球受到的向心力大小與轉動的半徑的關系，需控制一些變量，即保持小球的質量、轉動的角速度不變；該實驗中應用了控制變量法；

(2)[2][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

根據可知左邊輪塔與右邊輪塔之間的向心力之比為