1.实验目的
(1)定性感知向心力的大小与什么因素有关。
(2)学会使用向心力演示器。
(3)探究向心力与质量、角速度、半径的定量关系。
2.实验原理
采用控制变量法探究:
(1)使两物体的质量、转动的半径相同,探究向心力的大小跟转动的角速度的定量关系。
(2)使两物体的质量、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟转动的半径的定量关系。
(3)使两物体的转动半径、转动的角速度相同,探究向心力的大小跟物体质量的定量关系。
3.实验器材
4.实验步骤
(1)向心力大小与哪些因素有关的定性分析。
①在小物体的质量和角速度不变的条件下,改变小物体做圆周运动的半径进行实验。
②在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下,改变小物体的角速度进行实验。
③换用不同质量的小物体,在角速度和半径不变的条件下,重复上述操作。
(2)向心力与质量、角速度、半径关系的定量分析。
匀速转动手柄,可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动,槽内的小球也就随之做匀速圆周运动。这时,小球向外挤压挡板,挡板对小球的反作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时,小球压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力套筒里的弹簧,弹簧的压缩量可以从标尺上读出,该读数显示了向心力大小。
①把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使它们的转动半径相同。调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度不一样。注意向心力的大小与角速度的关系。
②保持两个小球质量不变,增大长槽上小球的转动半径。调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同。注意向心力的大小与半径的关系。
③换成质量不同的球,分别使两球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。
④重复几次以上实验。
5.数据处理
(1)m、r一定
(2)m、ω一定
(3)r、ω一定
(4)分别作出F向ω2、F向r、F向m的图象。
6.注意事项
(1)实验前应将横臂紧固,螺钉旋紧,以防球和其他部件飞出造成事故。
(2)实验时,不宜使标尺露出格数太多,以免由于球沿滑槽外移引起过大的误差。
(3)摇动手柄时,应力求加速缓慢,速度均匀。
(4)皮带跟塔轮之间要拉紧。