Question

用如图所示的装置可以做“探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”实验。

（1）本实验采用的科学方法是______。

（2）转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动，横臂的挡板对球的压力提供了小球做匀速圆周运动的，弹簧测力筒上露出的标尺可以显示此力的大小。由图示情景可知，钢球A与铝球B的角速度关系为ω_A______ω_B．（选填“＞”“=”或“＜”）。

（3）通过图示情景实验可以得到的结论是______。

A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比

B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比

C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比

D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比

Answer

控制变量法 ＜ C

【解析】

（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。

（2）由图可知图中两球受到的向心力相等，转动的半径相同，则研究的是质量与角速度的关系。由于铝的密度小，则相同大小的铝球的质量小，由向心力的公式：Fn=mrω2，则ωA＜ωB

（3）根据Fn=mrω2，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度平方成正比。故A错误；图示不能显示线速度的大小。故B错误； 根据Fn=mrω2，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。故C正确； 根据Fn=mrω2，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。故D错误 ，故选C。