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小华在观摩一次自行车比赛中,看到运动员在转弯时,身体和自行车都是向弯道内侧倾斜的,如图甲所示。

骑自行车转弯时,身体为什么要向弯道内侧倾斜呢?小华提出疑问:“要想转弯,必须受力,身体倾斜是为了给自行车一个向内侧转弯的力”。

我们平时骑自行转弯时,身体的倾斜没有这么明显,可为什么比赛时选手倾斜得这么明显呢?且靠近内道的选手转弯时比外道选手倾斜得更明显,使骑行的自行车转弯的力的大小,可能与哪些因素有关呢?接着,小华小组设计实验,并在实验室里用小球代替运动员,探究“小球转弯时受力的大小与哪些因素有关”的实验。小华提出了三种猜想.

猜想一:可能与小球的速度有关;

猎想二:可能与小球的质量有关;

猜想三:可能与圆弧形轨道的半径有关.

把半径为0.5米的半圆轨道(左端连着横杆)通过横杆在O点与墙壁活动连接(能绕O点在竖直方向自由转动),轨道置于压力传感器上时,分别让小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面处自由滚下,如图乙所示,观察、记录每次压力传感器达到的最大示数(注:小钢球到达最低点时的示数最大),记录如下表。

次数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

小钢球质量m/g

30

30

30

60

60

60

90

90

90

距离传感器高度h/m

0.3

0.4

0.5

0.3

0.4

0.5

0.3

0.4

0.5

传感器最大示数F/N

1.66

1.78

1.90

2.32

2.56

2.80

2.98

3.34

3.70

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