張曉琳
(北京市順義區(qū)第一中學 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?
筆者在準備實驗教學時,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,運用學生比較熟知的原理,操作簡便、取材簡單.既能作為課堂演示實驗,又能作為學生分組實驗.