向心力演示實驗的改進與創(chuàng)新
2019-06-29 07:33:38張曉琳
物理通報 2019年7期
張曉琳
(北京市順義區(qū)第一中學(xué) 北京 101300)
圖1 向心力演示儀
我們能否對向心力F向，質(zhì)量m，運動半徑r，線速度v間的關(guān)系，進行定量驗證呢？
筆者在準(zhǔn)備實驗教學(xué)時，做了如下(原理如圖2所示)改進.
改進1：讓質(zhì)量為m的小球在如圖2所示位置靜止釋放，當(dāng)小球碰到固定鐵釘瞬間，可看作是以鐵釘為圓心，半徑為r的圓周運動．同時，拉力傳感器記錄小球所受拉力大小F，光電門可以測量小球在最低點時的運動速度v．這樣我們就可以由
F向=F-mg
來驗證向心力F向，質(zhì)量m，運動半徑r，線速度v間的定量關(guān)系了．
圖2 向心力演示儀改進原理示意圖
改進2：改變固定鐵釘?shù)?上下)位置即可改變半徑r，改變固定橫梁的(上下)位置釋放小球即可改變小球在最低點的速度v，換不同的小球可以改變小球的質(zhì)量m.
改進后的實物圖如圖3所示．
優(yōu)越之處:我們可以采用“控制變量法”，探究向心力F向，質(zhì)量m，運動半徑r，線速度v間的定量關(guān)系．
同時，本實驗立足于高中物理課堂教學(xué)，運用學(xué)生比較熟知的原理，操作簡便、取材簡單．既能作為課堂演示實驗，又能作為學(xué)生分組實驗．
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