用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系．两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢

Question

用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系．两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动．横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值．
如图是探究过程中某次实验时装置的状态．

（1）在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持___相同．
A．ω和r    B．ω和m　  C．m和r　  D．m和F
（2）图中所示是在研究向心力的大小F与___的关系．
A．质量m    B．半径r　  C．角速度ω
（3）若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：9，与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为___．
A.1：3　    B.3：1　   C.1：9     D.9：1
（4）该实验最终得到的“向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r“之间的关系表达式：___．

Answer 1

（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．
故选：A．
（2）图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系．
故选：C．
（3）根据F=mω²r，两球的向心力之比为1：9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1：3，因为靠皮带传动，变速轮塔的线速度大小相等，根据v=rω，知与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为3：1．
故选：B．
（4）向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系表达式为F=mω²r．
故答案为：（1）A； （2）C； （3）B；（4）F=mω²r．