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学而优·教有方
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课时素养检测
实验：探究向心力大小的表达式
(25分钟50分)
1.(15分)某兴趣小组用如图甲所示的装置与传感器结合，探究向心力大小的影响因素。实验时用手拨动旋臂使其做圆周运动，力传感器和光电门固定在实验器上，测量角速度和向心力。
(1)电脑通过光电门测量挡光杆通过光电门的时间，并由挡光杆的宽度d、挡光杆通过光电门的时间Δt、挡光杆做圆周运动的半径r，自动计算出砝码做圆周运动的角速度，则其计算角速度的表达式为?__________________。?
(2)图乙中①②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线，由图可知：曲线①对应的砝码质量______________(选填“大于”或“小于”)曲线②对应的砝码质量。?
2.(15分)如图甲所示是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的线速度，以下是所得数据和图乙所示的F-v、F-v2、F-v3三个图像：
v/(m·s-1)
1
1.5
2
2.5
3
F/N
0.88
2
3.5
5.5
7.9
(1)数据表和图乙的三个图像是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度v的关系时保持圆柱体质量不变，半径r=0.1m的条件下得到的。研究图像后，可得出向心力F和圆柱体速度v的关系式：________________。?
(2)为了研究F与r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外，还应保持物理量_________不变。?
(3)若已知向心力的表达式为F=m，根据上面的图线可以推算出，本实验中圆柱体的质量为_________。?
3.(20分)如图所示是“用圆锥摆实验验证向心力公式”的实验，细线下悬挂了一个质量为m的小钢球，细线上端固定在O点。将画有几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使小钢球静止时(细线张紧)位于同心圆上。用手带动小钢球，使小钢球在水平面内做匀速圆周运动，随即手与球分离。(当地的重力加速度为g)。
(1)用秒表记录小钢球运动n圈的时间t，从而测出此时钢球做匀速圆周运动的周期T=_________。?
(2)再通过纸上的圆，测出小钢球做匀速圆周运动的半径R；可算出小钢球做匀速圆周运动所需的向心力F向=_________。?
(3)测量出细线长度L，小钢球做匀速圆周运动时所受的合力F合=________
__________(小钢球的直径与线长相比可忽略)。?
(4)这一实验方法简单易行，但是有几个因素可能会影响实验的成功，请写出一条：________________。?
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