某同学用如图甲所示的装置探究物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系。用一根细线系住钢球, 另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上, 直径为 $d$ 的钢球静止于 $A$ 点, 将光电门固定在 $A$ 的正下方。钢球底部竖直地粘住一片宽度为 $x$ 的遮光条。
(1) 用天平测出钢球质量, 用刻度尺测出摆线长度。
(2) 将钢球拉至不同位置由静止释放, 读出钢球经过 $A$ 点时力传感器的读数 $F$ 及光电门的遮光时间 $t$, 算出钢球速度的平方值, 具体数据如下表所示:
画出 $F-v^2$ 的关系图像如图乙所示:
(3)由图像可知,钢球的重力为 ________ $N$ (结果保留 3 位小数)。
(4) 若图像的斜率为 $k$, 钢球质量为 $m$, 重力加速度为 $g$, 则 $F$ 与 $v^2$ 的关系式为 ________ (用所给物理量的符号表示)。
(5)某同学通过进一步学习知道了向心力的公式, 发现实验中使用公式 $m \frac{v^2}{r}$ 求得钢球经过 $A$点的向心力比测量得到的向心力大, 你认为产生误差的主要原因是 ________
A. 钢球运动过程中受到空气阻力的影响
B. 钢球经过光电门的时间过长
C. 光电门测出的是遮光条通过时的速度, 大于钢球球心通过最低点的速度
D. 钢球释放的初始位置细绳与坚直方向夹角大于 $10^{\circ}$
(1) 用天平测出钢球质量, 用刻度尺测出摆线长度。
(2) 将钢球拉至不同位置由静止释放, 读出钢球经过 $A$ 点时力传感器的读数 $F$ 及光电门的遮光时间 $t$, 算出钢球速度的平方值, 具体数据如下表所示:
画出 $F-v^2$ 的关系图像如图乙所示:
(3)由图像可知,钢球的重力为 ________ $N$ (结果保留 3 位小数)。
(4) 若图像的斜率为 $k$, 钢球质量为 $m$, 重力加速度为 $g$, 则 $F$ 与 $v^2$ 的关系式为 ________ (用所给物理量的符号表示)。
(5)某同学通过进一步学习知道了向心力的公式, 发现实验中使用公式 $m \frac{v^2}{r}$ 求得钢球经过 $A$点的向心力比测量得到的向心力大, 你认为产生误差的主要原因是 ________
A. 钢球运动过程中受到空气阻力的影响
B. 钢球经过光电门的时间过长
C. 光电门测出的是遮光条通过时的速度, 大于钢球球心通过最低点的速度
D. 钢球释放的初始位置细绳与坚直方向夹角大于 $10^{\circ}$