Question

20．如圖所示有甲乙兩個同學(xué)在課外實(shí)驗(yàn)活動時(shí)，各自用先進(jìn)的DIS系統(tǒng)，分別探究單擺和圓錐擺的不同特性． 將細(xì)線的上端連在拉力傳感器上傳感器固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球．甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)的示意圖如圖甲所示，擺球在豎直面內(nèi)擺動；乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)的示意圖如圖乙所示，擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動；兩裝置的小球大小和質(zhì)量、擺線長均相等，單擺的最大擺角和圓錐擺線與豎直方向的夾角相同（θ＜50）．
①與傳感器連接的電腦顯示屏上顯示甲圖中繩子的拉力F_甲是一條曲線，乙圖中繩子的拉力F_乙是一條直線．（填“曲線”或“直線”） 
②甲圖中小球擺動50個周期所用的時(shí)間為t_甲，乙圖中小球擺動50個周期所用的時(shí)間為t_乙，則有t_甲＞t_乙．（填“＞”，“＜”或“=”）

Answer 1

分析 ①根據(jù)拉力與重力沿著垂直速度方向的分力提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律，即可求得；而乙圖由拉力與重力的合力提供向心力，即可判定；
②根據(jù)周期公式T=2$π\(zhòng)sqrt{\frac{L}{g}}$，即可求解．

解答 解：①根據(jù)拉力與重力沿著垂直速度方向的分力提供向心力，則有：T-mgcosθ=m$\frac{{v}^{2}}{L}$；
可知，拉力T隨著夾角θ變化而變化，故甲圖中繩子的拉力F_甲是一條曲線；
對于乙圖，拉力與重力的合力提供向心力，因速度大小不變，則拉力的大小不變，
故乙圖中繩子的拉力F_乙是一條直線；
②根據(jù)周期公式T=2$π\(zhòng)sqrt{\frac{L}{g}}$，可知，L越長的，周期越長，
由圖可知，甲圖的L長，則甲的周期長，因此則有t_甲＞t_乙．
故答案為：①曲線，直線；②＞．

點(diǎn)評 考查向心力的來源，掌握力的合成與分解的應(yīng)用，理解周期公式的內(nèi)容，注意單擺與圓錐擺的區(qū)別．