Question

【題目】某探究小組用能夠顯示并調節轉動頻率的小電動機驗證勻速圓周運動的向心力關系式F=mrω2。

(1)把轉動頻率可調的小電動機固定在支架上，轉軸豎直向下，將搖臂平臺置于小電動機正下方的水平桌面上；

(2)在轉動軸正下方固定一不可伸長的細線，小電動機轉軸與細線連接點記為0。細線另一端穿過小鐵球的球心并固定；

(3)啟動電動機，記錄電動機的轉動頻率f，當小球轉動穩定時，將搖臂平臺向上移動，無限接近轉動的小球；

(4)關閉電動機，測量O點到搖臂平臺的高度h；

(5)改變電動機的轉動頻率，重復上述實驗。

探究小組的同學除了測量以上數據，還用游標卡尺測量了小球的直徑D，如圖所示，讀數為 ___mm；本實驗____（填“需要”或“不需要”）測量小球的質量；

請你根據所記錄的O點到搖臂平臺的高度h和小球的直徑D，重力加速度為g，若所測物理量滿足g=___ 則F=mrω2成立。（用所測物理量符號表示）

Answer 1

【答案】10.52 不需要

【解析】

游標卡尺的讀數為： ；

設細線與豎直方向的夾角為 ，根據實驗原理可得：

由幾何關系得：

聯立以上三式解得：

根據上式可知，實驗中不需要測量小球的質量。