Question

12．根據(jù)公式F_向=m$\frac{v^2}{r}$和F_向=mrω²，某同學設計了一個實驗來感受向心力．如圖甲所示，用一根細繩（可視為輕繩）一端拴一個小物體，繩上離小物體40cm處標為點A，80cm處標為點B．將此裝置放在光滑水平桌面上（如圖乙所示）掄動細繩，使小物體做勻速圓周運動，請另一位同學幫助用秒表計時．
操作一：手握A點，使小物體在光滑水平桌面上每秒運動一周，體會此時繩子拉力的大小F₁．
操作二：手握B點，使小物體在光滑水平桌面上每秒運動一周，體會此時繩子拉力的大小F₂．
操作三：手握B點，使小物體在光滑水平桌面上每秒運動兩周，體會此時繩子拉力的大小F₃．
（1）小物體做勻速圓周運動的向心力由繩子拉力提供；
（2）操作二與操作一相比，是為了控制小物體運動的周期（或角速度、轉(zhuǎn)速）相同；
（3）如果在上述操作中突然松手，小物體將做勻速直線運動．

Answer 1

分析 （1）勻速圓周運動的向心力是合外力提供向心力，通過分析受力即知．
（2）根據(jù)向心力公式F=mω²r，采用控制變量法，結合牛頓第二定律進行求解．
（3）突然松手，小物體將做離心運動，結合物體的受力情況，分析其運動情況．

解答 解：（1）小物體做勻速圓周運動時，豎直方向受到重力與支持力，二力平衡，向心力由繩子拉力提供．
（2）操作二與操作一相比，是為了控制小物體運動的周期（或角速度、轉(zhuǎn)速）相同．
（3）在上述操作中突然松手，繩子的拉力突然消失，小物體將做勻速直   線運動．
故答案為：（1）繩子拉力；（2）周期（或角速度、轉(zhuǎn)速）； （3）勻速直線．

點評 本題關鍵選擇向心力公式的恰當形式結合題意討論，并掌握牛頓第二定律的應用，及控制變量法的思想．