4 . 通过观看“太空授课”，同学们确信在太空站完全失重环境下已无法用天平称量物体的质量。为此，某物理兴趣小组设计了在这种环境中测量物体质量的实验装置及实验方案。如图1所示，将质量待测的小球静置于桌面上，小球与拉力传感器计通过一根细线连接，细线穿过圆盘上的一个小孔（尽量光滑些），A为光电门，可记录小球直径通过光电门的时间。
       
（1）以下是实验操作和测量步骤：
①用游标卡尺测量小球的直径d，示数如图2所示，则其读数为________mm；
②轻推小球，给小球一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动；
③记录拉力传感器的读数F；
④记录小球通过光电门的时间t；
⑤用毫米刻度尺测出细线在桌面上那部分长度，则小球的运动半径；
⑥根据所测得物理量求得小球质量m=________（结果用F、d、r、t表示）；
⑦改变小球的初速度，重复实验，多次测量；
⑧对多次测量的m值取平均值，最后得到小球质量。
（2）该小组还提出了利用图像法处理数据的方案：以为纵坐标、F为横坐标，作出图线，得到图线的斜率为k，则小球质量m=________（结果用r、k表示）。
（3）在第一个实验数据处理方案中多次测量再取平均值，这样做的目的是________；第二个实验数据处理方案（即图像法）也可实现此目的，而且更简便、直观。

5 . 某学习小组想要验证牛顿第二定律不仅适用于直线运动，对曲线运动同样适用。他们制作了如图1所示的装置，将拉力传感器固定在天花板上，不可伸长的细线一端连在拉力传感器上的O点，另一端系住一个钢球，并在O点的正下方适当的位置固定一个光电门。将钢球拉至细线与竖直方向成一定角度处无初速度释放，记下拉力传感器显示的最大示数F和钢球通过光电门时的挡光时间t。已知当地重力加速度为g。

（1）用游标卡尺测量钢球的直径d，如图2所示，读数为______mm；
（2）除题中测量的物理量外，还需测量细线的长度L和______；
（3）若以上测量物理量在误差允许的范围内满足关系式______（用题中所给的物理量和所测物理量的符号表示），则可验证牛顿第二定律不仅适用于直线运动，对曲线运动同样适用。

9 . 某小组设计了“利用圆锥摆验证圆周运动向心力表达式”实验。实验器材包括：直流电动机（可调节转速）、细竹棒、细线、小球（质量为m，可看成质点）、铁架台（带铁夹）、刻度尺、细棉线长度为L、胶水。实验步骤：

①如图1，用胶水把细竹棒中心固定在电动机转轴上；
②按图2把直流电动机固定在铁架台上，细竹棒保持水平，用导线把电动机接入电路中；
③把一端系有小球的细棉线系牢在细竹棒的一端，测出系线处到转轴距离x；合上开关，电动机转动，使小球在水平面上做匀速圆周运动，调节电动机的转速，使小球转速在人眼可分辨范围为宜。
④测出小球做圆周运动的半径r。
⑤用秒表测出小球转20圈所用时间t，求出小球转动周期T。
⑥实验中小球做圆周运动时摆角为θ，改变电动机转速，重复上述过程多次（5次），作出图像如图3.
根据实验请完成以下内容：
（1）如图2可求sinθ=________（用L、x、r表示）；向心力F=________（用m、θ、重力加速度g表示）。
（2）步骤⑤可求小球圆周运动的周期T=_________。
（3）分析图3：如果tanθ与成________关系（选填“正比”“反比”），直线的斜率值与表达式：_______（用π和重力加速度g表示）相等，则向心力公式的正确性得到验证。