Question

【題目】某校學生驗證Fn=m的實驗中，設計了如下實驗：

第1步：先用粉筆在地上畫一個直徑為2L的圓

第2步：通過力的傳感器，用繩子綁住一質量為m的物塊，人站在圓內，手拽住繩子離物塊距離為L的位置，用力甩繩子，使小球做勻速圓周運動，調整位置，讓轉動物塊的手肘的延長線剛好通過地上的圓心，量出手拽住處距離地面的高度為h，記下力的傳感器的讀數為F。

第3步：轉到一定位置時，突然放手，讓物塊自由拋出去。

第4步：另一個同學記下物塊的落地點C，將通過拋出點A垂直于地面的豎直線在地面上的垂足B與落地點C連一條直線，這條直線近似記錄了物塊做圓周運動時在地面上的投影圓B的運動方向，量出BC間的距離為S。

第5步：保持物塊做圓周運動半徑不變，改變物塊做圓周運動的速度，重復上述操作，試回答：

(1)放手后，物塊在空中運動的時間t=___________。

(2)物塊做圓周運動的速度v0=___________。

(3)物塊落地時的速度大小為v=___________。

(4)在誤差范圍內，有F=___________(用題中的m、L、h、S和重力加速度g表示)。

Answer 1

【答案】

【解析】

（1）小球飛出后做平拋運動，根據高度求出平拋運動的時間。

（2）結合平拋運動的水平位移和時間求出線速度的大小；

（3）根據速度時間公式求出落地時的豎直分速度，結合平行四邊形定則求出落地的速度。

（4）小球做圓周運動，拉力提供向心力，從而得出向心力的大小。

（1）小球飛出后做平拋運動，根據h=gt2得，小球在空中運動的時間。
（2）小球做圓周運動的線速度；

（3）落地時的豎直分速度vy＝，根據平行四邊形定則知，小球落地的速度

（4）繩子的拉力等于小球做圓周運動的向心力，則拉力 。