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．