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第6讲　探究影响向心力大小的因素(基础实验)
一、实验知能/系统归纳
一、理清原理与操作
原理装置图 (1)利用变速塔轮可改变小球的转动角速度。 (2)利用长槽和短槽可改变小球的转动半径。 (3)利用测力套筒可显示向心力的大小。
操作要领 向心力演示器如上图所示。匀速转动手柄1,可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,皮带分别套在塔轮2和3的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8,标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。 (1)皮带套在塔轮2、3的不同半径的圆盘上,小球质量相同、转动半径相同时,可以探究向心力与角速度的关系。 (2)皮带套在塔轮2、3的半径相同的圆盘上,小球质量相同、转动半径不同时,可以探究向心力与转动半径的关系。 (3)皮带套在塔轮2、3的半径相同的圆盘上,小球质量不同、转动半径相同时,可以探究向心力与小球质量的关系。
二、掌握数据处理方法
1.m、r一定
序号 1 2 3 4 5 6
F向
ω
ω2
2.m、ω一定
序号 1 2 3 4 5 6
F向
r
3.r、ω一定
序号 1 2 3 4 5 6
F向
m
4.分别作出F向 ω2、F向 r、F向 m的图像。
5.实验结论
(1)在小球质量和做圆周运动的半径一定的情况下,向心力的大小与角速度的平方成正比。
(2)在小球质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与做圆周运动的半径成正比。
(3)在小球做圆周运动的半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比。
三、注意实验细节
1.定性感知实验中,应先用质量较小的小球,小球受到的重力与拉力相比可忽略。
2.使用向心力演示器时应注意:
(1)将横臂紧固螺钉旋紧,以防小球和其他部件飞出而造成事故。
(2)摇动手柄时应力求缓慢加速,注意观察其中一个测力套筒上标尺的格数。达到预定格数时,保持转速均匀恒定。
二、应用发展/练中融通　　
1.图甲为“用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图,图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定,且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时:
(1)两槽转动的角速度ωA　　　　ωB。(选填“>”“=”或“<”)。
(2)现有两质量相同的钢球,①球放在A槽的边缘,②球放在B槽的边缘,它们到各自转轴的距离之比为2∶1。则钢球①、②的线速度之比为　　　　,受到的向心力之比为　　　　。
2.(2025年1月·八省联考四川卷)某学习小组使用如图所示的实验装置探究向心力大小与半径、角速度、质量之间的关系,若两球分别放在长槽和短槽的挡板内侧,转动手柄,长槽和短槽随变速塔轮匀速转动,两球所受向心力的比值可通过标尺上的等分格显示,当皮带放在皮带盘的第一挡、第二挡和第三挡时,左、右变速塔轮的角速度之比分别为1∶1、1∶2和1∶3。
(1)第三挡对应左、右皮带盘的半径之比为　　　。
(2)探究向心力大小与质量之间的关系时,把皮带放在皮带盘的第一挡后,应将质量　　　　(选填“相同”或“不同”)的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径　　　　(选填“相同”或“不同”)处挡板内侧。
(3)探究向心力大小与角速度之间的关系时,该小组将两个相同的钢球分别放在长、短槽上半径相同处挡板内侧,改变皮带挡位,记录一系列标尺示数。其中一组数据为左边1.5格、右边6.1格,则记录该组数据时,皮带位于皮带盘的第　　　　挡(选填“一”“二”或“三”)。
3.(2025·河南周口模拟)某同学用力传感器和角速度传感器探究向心力与角速度的关系。质量为m的角速度传感器(大小忽略不计)固定在质量为M的小球上,用细线将小球(包括角速度传感器)悬于力传感器上的O点,测得悬点到小球中心的距离为L,重力加速度为g。
(1)实验时,将小球拉开,使悬线与竖直方向成一定的角度,由静止释放小球,由力传感器测得小球运动过程中细线的最大拉力为F,则小球做圆周运动的最大向心力大小为　　　　　(用M、m、F、g表示);由角速度传感器测得小球运动过程中的最大角速度为ω,则最大向心加速度大小为　　　　(用L、ω表示);如果等式　　　　　　　　在误差允许的范围内成立,则向心力公式得到验证。
(2)在保持悬线长L、小球质量M和传感器质量m不变的情况下,多次改变小球由静止释放的位置进行实验,由力传感器及角速度传感器测得多组小球在竖直面内做圆周运动时细线的最大拉力F及小球运动的最大角速度ω,作F ω2图像。如果图像是一条倾斜直线,图像与纵轴的截距等于　　　,图像的斜率等于　　　　,则表明在最低点向心力与　　　　成正比。
4.(2025·重庆九龙坡模拟)某兴趣小组用图甲所示的装置探究圆周运动向心力的大小与质量、线速度和运动半径之间的关系。不计摩擦的水平直杆固定在竖直转轴上,竖直转轴可以随转速可调的电动机一起转动,套在水平直杆上的滑块通过细线与固定在竖直转轴上的力传感器相连接。水平直杆的另一端到竖直转轴的距离为R的边缘处安装了宽度为d的遮光片,光电门可以测出遮光片经过光电门所用的时间。
(1)为了探究滑块向心力的大小与运动半径的关系,需要控制　　　　　　　　　保持不变(选填“质量和线速度”“质量和运动半径”或“线速度和运动半径”)。
(2)由图甲可知,滑块的角速度　　　　遮光片的角速度(选填“大于”“小于”或“等于”)。若某次实验中滑块到竖直转轴的距离为r,测得遮光片的挡光时间为Δt,则滑块的线速度表达式v=　　　(用Δt、d、R、r表示)。
(3)兴趣小组保持滑块质量和运动半径不变,探究向心力F与线速度的关系时,以F为纵坐标,以为横坐标,根据测量数据作一条倾斜直线如图乙所示,已测得遮光片的宽度d=0.01 m,遮光片到竖直转轴的距离R=0.3 m,滑块的质量m=0.15 kg,则滑块到竖直转轴的距离r =　　　　m。
5.改装的探究圆周运动向心力大小的实验装置如图所示。有机玻璃支架上固定一个直流电动机,电动机转轴上固定一个半径为r的塑料圆盘,圆盘中心正下方用细线接一个重锤,圆盘边缘连接细绳,细绳另一端连接一个小球。实验操作如下:
①利用天平测量小球的质量m,记录当地的重力加速度g的大小;
②闭合电源开关,让小球做如图所示的匀速圆周运动,调节激光笔2的高度和激光笔1的位置,让激光恰好照射到小球的中心,用刻度尺测量小球做圆周运动的半径R和球心到塑料圆盘的高度h;
③当小球第一次到达A点时开始计时,并记录为1次,记录小球n次到达A点的时间t;
④切断电源,整理器材。
请回答下列问题:
(1)下列说法正确的是　　　　。
A.小球运动的周期为
B.小球运动的线速度大小为
C.小球运动的向心力大小为
D.若电动机转速增加,激光笔1、2应分别左移、上移
(2)若已测出R=40.00 cm,r=4.00 cm,h=90.00 cm,t=100.00 s,n=51,π取3.14,则小球做圆周运动的周期T=　　　　s,记录的当地重力加速度大小应为g=　　　　m/s2。(计算结果均保留3位有效数字)
6.(2025·广西百色模拟)某实验小组为了验证小球所受向心力与角速度、运动半径的关系,设计了如图甲所示的实验装置,转轴MN由电动机带动,转速可调,固定在转轴上O点的力传感器通过轻绳连接一质量为m的小球,一根固定在转轴上的光滑水平直杆穿过小球,保证小球在水平面内转动,直杆最外边插一小遮光片P,小球每转一周遮光片P通过右边光电门时可记录遮光片最外边的遮光时间。某次实验操作如下:
(1)用螺旋测微器测量遮光片P的宽度d,测量结果如图乙所示,则d=　　　　mm。
(2)如图甲所示,安装好实验装置,用刻度尺测量遮光片最外边到转轴O点的距离记为L1,测量小球球心到转轴O点的距离记为L2。
(3)启动电动机,让小球转动起来,某次遮光片通过光电门时遮光时间为t,则小球此时的角速度等于　　　　。(用d、t、L1、L2中的部分字母表示)
(4)验证向心力与运动半径的关系时,让电动机匀速转动,遮光片P每次通过光电门的遮光时间相同,调节小球球心到转轴O点的距离L2,测出每一个L2以及其对应的力传感器的读数F,得出多组数据,画出的F L2关系图像应该为　　　　。
(5)验证向心力与角速度的关系时,让小球球心到转轴O点的距离L2不变,调节电动机转速,遮光片P每次通过光电门的遮光时间不同,记录某次遮光时间t,同时记录此时力传感器的读数F,得出多组F与t的数据,为了准确验证小球所受向心力F与角速度ω的关系,应画　　　　 关系图像。
第6讲
1.解析:(1)因a、b轮半径相同,故a、b两轮转动的角速度相同,而两槽的角速度与两轮的角速度相同,则ωA=ωB。
(2)钢球①、②的角速度相同,转动半径之比为2∶1,则根据v=ωr可知,线速度之比为2∶1;根据F=mω2r可知,受到的向心力之比为2∶1。
答案:(1)=　(2)2∶1　2∶1
2.解析:(1)皮带传动线速度相等,第三挡左、右变速塔轮的角速度之比为1∶3,根据v=ωr可知,第三挡对应左、右皮带盘的半径之比为3∶1。
(2)探究向心力大小与质量之间的关系时,需要保证两个物体做圆周运动的角速度相等、半径相等、质量不同,所以应将质量不同的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径相同处挡板内侧。
(3)根据Fn=mω2r,其中一组数据为左边1.5格、右边6.1格,则左、右变速塔轮的角速度平方之比为≈,可知由于存在误差,左、右变速塔轮的角速度之比为,可知皮带位于皮带盘的第二挡。
答案:(1)3∶1　(2)不同　相同　(3)二
3.解析:(1)小球在最低点时,速度最大,做圆周运动的向心力最大,细线拉力最大,则有F向max=F-(M+m)g;由角速度传感器测得小球运动过程中的最大角速度为ω,则最大向心加速度大小为amax=ω2L;根据牛顿第二定律可得F向max=F-(M+m)g=(M+m)amax,联立可得F-(M+m)g=(M+m)ω2L,如果等式在误差允许的范围内成立,则向心力公式得到验证。
(2)根据F-(M+m)g=(M+m)ω2L,可得F=(M+m)Lω2+(M+m)g,作F ω2图像,如果图像是一条倾斜直线,图像与纵轴的截距等于(M+m)g,图像的斜率等于(M+m)L,则表明在最低点向心力与ω2成正比。
答案:(1)F-(M+m)g　 ω2L　F-(M+m)g=(M+m)ω2L　(2)(M+m)g　 (M+m)L　ω2
4.解析:(1)本实验采用控制变量法,当探究滑块向心力的大小与运动半径的关系时,需要控制质量和线速度保持不变。
(2)由于滑块与遮光片同轴转动,因此旋转的角速度相等。遮光片的角速度ω==,由于角速度相等,可知滑块的线速度v=ωr=。
(3)根据F==·,可知F 图像的斜率k==,代入数据可得r=0.2 m。
答案:(1)质量和线速度　(2)等于　　(3)0.2
5.解析:(1)从球第1次到第n次通过A位置,转动圈数为n-1,时间为t,周期T=,A错误;小球的线速度大小为v==,B正确;小球受重力和拉力,合力提供向心力,设细线与竖直方向的夹角为α,有FTcos α=mg,FTsin α=Fn,则Fn=mgtan α=mg,C错误;若电动机的转速增加,则转动半径增加,激光笔1、2应分别左移、上移,D正确。
(2)小球做圆周运动的周期T==2.00 s,向心力Fn=mg=mR,解得g=≈9.86 m/s2。
答案:(1)BD　(2)2.00　9.86
6.解析:(1)螺旋测微器的读数为d=1.5 mm+38.0×0.01 mm=1.880 mm。
(3)遮光片通过光电门时遮光时间为t,则遮光片最外边线速度为v=,所以小球此时的角速度为ω==。
(4)遮光片P每次通过光电门的遮光时间相同,L1、d不变,则ω不变,由F=mω2L2,可知F L2关系图像为过原点的倾斜直线,故选A。
(5)根据向心力公式F=mω2L2=mL2=·,为了准确验证小球所受向心力F与角速度ω的关系,应画F 图像。
答案:(1)1.880　(3)　(4)A　(5)F
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探究影响向心力大小的因素(基础实验)
第 6 讲
1
一、实验知能/系统归纳
2
二、应用发展/练中融通
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目录
一、实验知能/系统归纳
一、理清原理与操作
原 理 装 置 图
(1)利用变速塔轮可改变小球的转动角速度。
(2)利用长槽和短槽可改变小球的转动半径。
(3)利用测力套筒可显示向心力的大小。
操作要领 向心力演示器如上图所示。匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，皮带分别套在塔轮2和3的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。
续表
操作要领 (1)皮带套在塔轮2、3的不同半径的圆盘上，小球质量相同、转动半径相同时，可以探究向心力与角速度的关系。
(2)皮带套在塔轮2、3的半径相同的圆盘上，小球质量相同、转动半径不同时，可以探究向心力与转动半径的关系。
(3)皮带套在塔轮2、3的半径相同的圆盘上，小球质量不同、转动半径相同时，可以探究向心力与小球质量的关系。
续表
二、掌握数据处理方法
1.m、r一定
序号 1 2 3 4 5 6
F向
ω
ω2
2.m、ω一定
序号 1 2 3 4 5 6
F向
r
3.r、ω一定
4.分别作出F向 ω2、F向 r、F向 m的图像。
序号 1 2 3 4 5 6
F向
m
5.实验结论
(1)在小球质量和做圆周运动的半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。
(2)在小球质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与做圆周运动的半径成正比。
(3)在小球做圆周运动的半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。
三、注意实验细节
1.定性感知实验中，应先用质量较小的小球，小球受到的重力与拉力相比可忽略。
2.使用向心力演示器时应注意:
(1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故。
(2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力套筒上标尺的格数。达到预定格数时，保持转速均匀恒定。
二、应用发展/练中融通
1.图甲为“用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时:
(1)两槽转动的角速度ωA　　　　ωB。(选填“>”“=”或“<”)。
解析:因a、b轮半径相同，故a、b两轮转动的角速度相同，而两槽的角速度与两轮的角速度相同，则ωA=ωB。
=
(2)现有两质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2∶1。则钢球①、②的线速度之比为　　　　，受到的向心力之比为　　　　。
解析:钢球①、②的角速度相同，转动半径之比为2∶1，则根据v=ωr可知，线速度之比为2∶1；根据F=mω2r可知，受到的向心力之比为2∶1。
2∶1
2∶1
2.(2025年1月·八省联考四川卷)某学习小组使用如图所示的实验装置探究向心力大小与半径、角速度、质量之间的关系，若两球分别放在长槽和短槽的挡板内侧，转动手柄，长槽和短槽随变速塔轮匀速转动，两球所受向心力的比值可通过标尺上的等分格显示，当皮带放在皮带盘的第一挡、第二挡和第三挡时，左、右变速塔轮的角速度之比分别为1∶1、1∶2和1∶3。
(1)第三挡对应左、右皮带盘的半径之比为　　　　。
解析:皮带传动线速度相等，第三挡左、右变速塔轮的角速度之比为1∶3，根据v=ωr可知，第三挡对应左、右皮带盘的半径之比为3∶1。
3∶1
(2)探究向心力大小与质量之间的关系时，把皮带放在皮带盘的第一挡后，应将质量　　　　(选填“相同”或“不同”)的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径　　　　(选填“相同”或“不同”)处挡板内侧。
解析:探究向心力大小与质量之间的关系时，需要保证两个物体做圆周运动的角速度相等、半径相等、质量不同，所以应将质量不同的铝球和钢球分别放在长、短槽上半径相同处挡板内侧。
不同
相同
(3)探究向心力大小与角速度之间的关系时，该小组将两个相同的钢球分别放在长、短槽上半径相同处挡板内侧，改变皮带挡位，记录一系列标尺示数。其中一组数据为左边1.5格、右边6.1格，则记录该组数据时，皮带位于皮带盘的第　　　　挡(选填“一”“二”或“三”)。
解析:根据Fn=mω2r，其中一组数据为左边1.5格、右边6.1格，则左、右变速塔轮的角速度平方之比为≈，可知由于存在误差，左、右变速塔轮的角速度之比为，可知皮带位于皮带盘的第二挡。
二
3.(2025·河南周口模拟)某同学用力传感器和角速度传感器探究向心力与角速度的关系。质量为m的角速度传感器(大小忽略不计)固定在质量为M的小球上，用细线将小球(包括角速度传感器)悬于力传感器上的O点，测得悬点到小球中心的距离为L，重力加速度为g。
(1)实验时，将小球拉开，使悬线与竖直方向成一定的角度，由静止释放小球，由力传感器测得小球运动过程中细线的最大拉力为F，则小球做圆周运动的最大向心力大小为　　　　　　(用M、m、F、g表示)；由角速度传感器测得小球运动过程中的最大角速度为ω，则最大向心加速度大小为　　　(用L、ω表示)；如果等式
　　　　　　　　　　在误差允许的范围内成立，则向心力公式得到验证。
F-(M+m)g
F-(M+m)g=(M+m)ω2L
ω2L
解析:小球在最低点时，速度最大，做圆周运动的向心力最大，细线拉力最大，则有F向max=F-(M+m)g；由角速度传感器测得小球运动过程中的最大角速度为ω，则最大向心加速度大小为amax=ω2L；根据牛顿第二定律可得F向max=F-(M+m)g=(M+m)amax，联立可得F-(M+m)g=(M+m)ω2L，如果等式在误差允许的范围内成立，则向心力公式得到验证。
(2)在保持悬线长L、小球质量M和传感器质量m不变的情况下，多次改变小球由静止释放的位置进行实验，由力传感器及角速度传感器测得多组小球在竖直面内做圆周运动时细线的最大拉力F及小球运动的最大角速度ω，作F ω2图像。如果图像是一条倾斜直线，图像与纵轴的截距等于　　　　，图像的斜率等于　　　　，则表明在最低点向心力与　　　　成正比。
(M+m)g
(M+m)L
ω2
解析:根据F-(M+m)g=(M+m)ω2L，可得F=(M+m)Lω2+(M+m)g，作F ω2图像，如果图像是一条倾斜直线，图像与纵轴的截距等于(M+m)g，图像的斜率等于(M+m)L，则表明在最低点向心力与ω2成正比。
4.(2025·重庆九龙坡模拟)某兴趣小组用图甲所示的装置探究圆周运动向心力的大小与质量、线速度和运动半径之间的关系。不计摩擦的水平直杆固定在竖直转轴上，竖直转轴可以随转速可调的电动机一起转动，套在水平直杆上的滑块通过细线与固定在竖直转轴上的力传感器相连接。水平直杆的另一端到竖直转轴的距离为R的边缘处安装了宽度为d的遮光片，光电门可以
测出遮光片经过光电门
所用的时间。
(1)为了探究滑块向心力的大小与运动半径的关系，需要控制
　　　　　　　　保持不变(选填“质量和线速度”“质量和运动半径”或“线速度和运动半径”)。
解析:本实验采用控制变量法，当探究滑块向心力的大小与运动半径的关系时，需要控制质量和线速度保持不变。
质量和线速度
(2)由图甲可知，滑块的角速度　　　　遮光片的角速度(选填“大于”“小于”或“等于”)。若某次实验中滑块到竖直转轴的距离为r，测得遮光片的挡光时间为Δt，则滑块的线速度表达式v=　　　　(用Δt、d、R、r表示)。
解析:由于滑块与遮光片同轴转动，因此旋转的角速度相等。遮光片的角速度ω==，由于角速度相等，可知滑块的线速度v=ωr=。
　
等于
(3)兴趣小组保持滑块质量和运动半径不变，探究向心力F与线速度的关系时，以F为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据作一条倾斜直线如图乙所示，已测得遮光片的宽度d=0.01 m，遮光片到竖直转轴的距离R= 0.3 m，滑块的质量m=0.15 kg，则滑块到竖直转轴的距离r =　　　　m。
解析:根据F==·，可知F 图像的斜率k==，代入数据可得r=0.2 m。
0.2
5.改装的探究圆周运动向心力大小的实验装置如图所示。有机玻璃支架上固定一个直流电动机，电动机转轴上固定一个半径为r的塑料圆盘，圆盘中心正下方用细线接一个重锤，圆盘边缘连接细绳，细绳另一端连接一个小球。实验操作如下:
①利用天平测量小球的质量m，记录当地的重力加速度g的大小；
②闭合电源开关，让小球做如图所示的匀速圆周运动，调节激光笔2的高度和激光笔1的位置，让激光恰好照射到小球的中心，用刻度尺测量小球做圆周运动的半径R和球心到塑料圆盘的高度h；
③当小球第一次到达A点时开始计时，并记录为1次，记录小球n次到达A点的时间t；
④切断电源，整理器材。
请回答下列问题:
(1)下列说法正确的是　　　　。
A.小球运动的周期为
B.小球运动的线速度大小为
C.小球运动的向心力大小为
D.若电动机转速增加，激光笔1、2应分别左移、上移
BD
解析:从球第1次到第n次通过A位置，转动圈数为n-1，时间为t，周期T=，A错误；小球的线速度大小为v==，B正确；小球受重力和拉力，合力提供向心力，设细线与竖直方向的夹角为α，有FTcos α=mg，FTsin α=Fn，则Fn=mgtan α=mg，C错误；若电动机的转速增加，则转动半径增加，激光笔1、2应分别左移、上移，D正确。
(2)若已测出R=40.00 cm，r=4.00 cm，h=90.00 cm，t=100.00 s，n=51，π取3.14，则小球做圆周运动的周期T=　　　　s，记录的当地重力加速度大小应为g=　　　　m/s2。(计算结果均保留3位有效数字)
解析:小球做圆周运动的周期T==2.00 s，向心力Fn=mg=mR，解得g=≈9.86 m/s2。
2.00
9.86
6.(2025·广西百色模拟)某实验小组为了验证小球所受向心力与角速度、运动半径的关系，设计了如图甲所示的实验装置，转轴MN由电动机带动，转速可调，固定在转轴上O点的力传感器通过轻绳连接一质量为m的小球，一根固定在转轴上的光滑水平直杆穿过小球，保证小球在水平面内转动，直杆最外边插一小遮光片P，小球每转一周遮光片P通过右边光电门时可记录遮光片最外边的遮光时间。某次实验操作如下:
(1)用螺旋测微器测量遮光片P的宽度d，测量结果如图乙所示，则d=　　　　mm。
解析:螺旋测微器的读数为d=1.5 mm+38.0×0.01 mm=1.880 mm。
1.880
(2)如图甲所示，安装好实验装置，用刻度尺测量遮光片最外边到转轴O点的距离记为L1，测量小球球心到转轴O点的距离记为L2。
(3)启动电动机，让小球转动起来，某次遮光片通过光电门时遮光时间为t，则小球此时的角速度等于　　　　。(用d、t、L1、L2中的部分字母表示)
解析:遮光片通过光电门时遮光时间为t，则遮光片最外边线速度为v=，所以小球此时的角速度为ω=。
(4)验证向心力与运动半径的关系时，让电动机匀速转动，遮光片P每次通过光电门的遮光时间相同，调节小球球心到转轴O点的距离L2，测出每一个L2以及其对应的力传感器的读数F，得出多组数据，画出的F L2关系图像应该为　　　　。
A
解析:遮光片P每次通过光电门的遮光时间相同，L1、d不变，则ω不变，由F=mω2L2，可知F L2关系图像为过原点的倾斜直线，故选A。
(5)验证向心力与角速度的关系时，让小球球心到转轴O点的距离L2不变，调节电动机转速，遮光片P每次通过光电门的遮光时间不同，记录某次遮光时间t，同时记录此时力传感器的读数F，得出多组F与t的数据，为了准确验证小球所受向心力F与角速度ω的关系，应画_________关系图像。
F
解析:根据向心力公式F=mω2L2=mL2=·，为了准确验证小球所受向心力F与角速度ω的关系，应画F 图像。

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