Question

【題目】某同學做驗證向心力與線速度關系的實驗。裝置如圖所示，一輕質細線上端固定在拉力傳 感器上，下端懸掛一小鋼球。鋼球靜止時剛好位于光電門中央。主要實驗步驟如下：

①用游標卡尺測出鋼球直徑d；

②將鋼球懸掛靜止不動，此時力傳感器示數為F1，用米尺量出線長L；

③將鋼球拉到適當的高度處釋放，光電門計時器測出鋼球的遮光時間為t，力傳感器示數的最大值為F2；

已知當地的重力加速度大小為g，請用上述測得的物理量表示：

（1）鋼球經過光電門時的線速度表達式v＝____，向心力表達式 ＝____；

（2）鋼球經過光電門時的所受合力的表達式F合＝ ___；

（3）若在實驗誤差允許的范圍內F向＝F合，則驗證了向心力與線速度的關系。該實驗可能的誤差有：____。（寫出一條即可）

Answer 1

【答案】 擺線得長度測量由誤差

【解析】

（1）小球的直徑d，遮光時間為t，所以通過光電門的速度：，根據題意知，小球圓周運動的半徑為：，小球質量：，向心力表達式：

（2）鋼球經過光電門時只受重力和繩的拉力，所受合力為：

（3）根據向心力表達式知，可能在測量擺線長度時存在誤差