向心力定量探究演示仪简短说明

向心力定量探究演示仪简短说明

在高中物理教学中关于向心力公式的得出是个难点，该公式的理论推导过程对学生来说过于抽象，不易理解。历年来的高中物理教材所选用的向心力演示仪也仅是半定量的。

本教具完全解决了传统向心力演示仪不足的问题，不仅可以作为验证向心力公式的实验使用，还可以用来定量探究向心力的公式，即:F = m v2/R = mω2 R= m（2πn）2 R= m 4π2 n 2 R。不仅能使学生进一步加深对该公式的理解，而且其探究过程还可以培养学生实验能力和探究能力。

向心力定量探究演示仪利用可调速电机带动橡皮筋一端的小物体做竖直面的圆周运动，在转轴上有一块小磁铁，转轴旁边固定一只与计数器相连干簧管，转轴每转一圈，小磁铁使干簧管吸合一次记一个数，这样可以准确测量转过的圈数。在该装置的竖直面板上有用橡胶膜制成的半径测量器，它可以在水平方向自由调节，当小物体恰好通过半径测量器时就可以准确读出半径来。小物体的质量可由天平测量。当关闭电源，小物体停止转动时，用弹簧测力计把与橡皮筋相连的物体拉到半径测量器的位置，这样就可在确定物体做圆周运动时的向心力大小。

定量探究向心力公式的步骤:

1.在质量m、转速n一定时，探究向心力F与半径r的关系。用两根同样规格的橡皮筋（一长一短），在两端拴上同样形状和质量的物体，使它们在同一转轴上转动。调节转速，当两个物体转动稳定

时，分别用半径测量器测量出半径。关闭电源，当两物体停止转动时，再用弹簧测力器分别测出两个物体在做圆周运动时的向心力大小。比较两个物体的向心力与半径的关系，重复以上步骤，可以确定在质量m、转速n一定时，向心力F与半径r成正比。

2.在质量m、半径r一定时，探究向心力F与转速n的关系。选规若干格不同的橡皮筋（粗细不同），先后拴同一个物体，每次都在电机的带动下做圆周运动。记录第一根橡皮筋实验时的半径，其后每一次用不同橡皮筋实验时，通过调节转速让小物体都经过第一次的位置，这样就保证了几次实验的半径相等，由于每一次用的是同一物体，所以几次实验的质量m和半径r是一定的，再把每一次实验的向心力和转速都记录下来，通过分析就可确定向心力F与转速n成正比。

3.在转速n、半径r一定时，探究向心力F与质量m的关系。选规格完全相同的橡皮筋三根，先用其中一根做实验，记录半径r、向心力F、物体的质量m和转速n。再把令外两根完全相同的橡皮筋合并在一起形成一根粗橡皮筋，在另一端拴一个质量为2m的物体再次实验，调节转速，使2m的物体恰好还通过第一根橡皮筋带动物体通过的位置，此时记录转速n，在关闭电源后用弹簧测力计测出向心力F。分析两次实验中向心力F、半径r、转速n和质量m的两组数据。r一定相等，同时比较两次实验的转速发现也是几乎相等的，这可猜测出在转速n、半径r一定时，向心力F与质量m成正比。多次重复上述实验，证实猜测的正确性。