最新-向心力实验报告 精品

向心力實驗報告
篇一：向心力研究实验报告课程名称：中学物理实验研究课程论文题目：向心力研究姓名：黄珊学号：2019000135所在学院：教师教育学院专业：物理行知班任课教师：王凤兰实验十二向心力研究实验目的研究向心力与质量，半径，角速度的关系实验器材朗威数据采集器，计算机，向心力器材等。

实验原理物体做圆周运动时，沿半径指向圆心方向的外力称为向心力。

向心力的大小与物体的质量、角速度的平方、半径成正比。

实验步骤1、将光电门传感器和力传感器分别接入朗威数据采集器。

2、按实验装置图把两传感器固定在向心力实验器上，设置实验器相关参数。

3、将实验器调节为水平，对力传感器调零。

4、点击“开始记录”，转动实验器的悬臂，记录数据。

5、保存图像
6、对图像进行分析，总结与角速度、质量之间的关系。

实验图像实验分析1物体所受到的向心力与角速度的平方成正比；2在质量一定的情况下，半径越大，物体所受到的向心力越大。

3在半径一定的情况下，质量越大，物体所受到的向心力越大。

误差分析在实验的过程中，存在一定的人为因素和偶然因素，比如：可能会受到摩擦力的影响。

实验总结物体所受到的向心力与物体的质量，角速度，半径有关。

而且，都成正比。

篇二：向心力教案《向心力》教学设计一、教学目标1知识与技能（1）能结合实例分析，知道向心力是一种效果力以及方向；（2）能够用自己的语言归纳向心力公式的确切含义，并能用来进行简单的计算；（3）知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力，能够描述合外力的作用效果。

2过程与方法（1）通过对向心力概念的探究体验，能够用自己的语言说出其概念；（2）引导学生进行“实验”——“用圆锥摆验证向心力的表达式”（3）经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程，领会解决问题从特殊到一般的思维方法。

3情感、态度与价值观实例、实验紧密联系生活，拉近与科学的距离，感受到科学就在身边，发展自己对学习的积极性和学习兴趣。

二、教学重难点1重点：向心力的概念、公式的建立，对公式理解以及相应的计算2难点：分析向心力的来源三、教学准备课件、圆锥摆（20组）、向心力演示器等四、教学过程1引入取一根细绳，一端系上一小球，另一端固定在一枚钉子上。

将钉子定在光滑的板上，如图所示：师：给小球一个水平方向并垂直于绳的初速度，小球什么运动？生：圆周运动师：小球为什么会做圆周运动？生：受绳子拉力2向心力概念的建立对上述模型进行理想化处理（水平面光滑），对小球受力分析，得出向心力的概念。

向心力：物体受到的指向圆心的合力强调：向心力是按照力的实际作用效果命名的。

3感受向心力与哪些因素有关师：你在生活中感受到过向心力吗？(1)体验：在一根结实的细绳的一端拴一个物体，抡动细绳，使小物体做圆周运动（如图），依次改变转动的角速度、半径和小物体的质量，拉力如何变化。

(2)猜想：向心力可能与哪些因素有关有关。

生：向心力可能与、()、有关4利根据牛顿第二定律和向心加速度表达式推导出向心力表达式24???2?225分组实验：用圆锥摆粗略验证向心力表达式24?4??2验证：??2只需验证：2记录数据：6演示实验：用向心力实验器研究向心力与半径、角速度、质量间的关系(1)介绍向心力实验器及其工作原理我们现在研究的是这个小砝码做圆周运动的向心力和半径、质量、角速度的关系。

把它穿在水平连杆上，这是一个悬臂，用手推动悬臂转动起来，砝码也就在水平面内做起了圆周运动。

质量是已知的，半径通过悬臂上的刻度读出，水平连杆对砝码的拉力的测量是通过力传感器测量的，垂直连杆的与力传感器相连，另一端挂在悬臂中心的等臂杠杆上，转动悬臂，水平连杆应牵拉等臂杠杆并将作用力传至垂直连杆通过力传感器测出其大小。

光电门传感器来测量挡光杆的挡光时间，进而求出角速度。

运用控制变量法研究与,以及ω之间的关系。

(2)实验演示：1．将光电门传感器和力传感器固定在朗威向心力实验器上，光电门传感器接入数据采集器第一通道，力传感器接入第二通道。

2．点击教材专用软件主界面上的实验条目“向心力研究”，打开该软件。

3．将挡光杆的直径（挡光宽度）、挡光杆到旋臂轴心的距离、第一次实验时砝码的运动半径（砝码重心到旋臂轴心的距离）和砝码质量输入表格相应位置。

4．点击“开始记录”，保持旋臂静止不动，对传感器进行软件“调零”。

拨动旋臂使之做圆周运动，挡光杆每次通过光电门传感器，系统自动记录下砝码的向心力值并计算出此时的角速度ω。

随着旋臂转速逐渐减慢，软件窗口上方的坐标系内将显示自右上方至左下方分布的一组-ω数据点。

5．点击“停止记录”，对数据点进行分析。

分别点击“一次拟合”、“二次拟合”，得出两条拟合图线。

观察可见，二次拟合图线与数据点的分布非常接近，可推断-ω之间是二次方关系。

点击“-ω2图像”，对数据点进行“一次拟合”，得到拟合曲线，观察曲线后可推断-ω2之间是正比例关系。

6．保持砝码的质量不变，改变其运动半径，重复实验，得出几组-ω数据点。

对曲线进行“选择值”，点击“-图像”得到拟合曲线。

观察曲线后可推断-之间是正比例关系。

7．保持砝码的运动半径不变，改变其质量，重复实验，得出几组-ω数据点。

对曲线进行“选择值”，点击“-图像”得到拟合曲线。

观察曲线后可推断-之间是正比例关系。

8．根据实验结果，分析向心力与半径、角速度ω和质量的关系。

7变速圆周运动和一般曲线运动对链球运动慢动作进行观察，链子对球的拉力不是指向圆心，而是与速度夹角小于90度，引导学生将力分解为、，总结各自作用。

变速圆周运动不是合外力提供向心力，而是其中一部分提供向心力。

这反过来恰好解释前面的匀速圆周运动为什么合外力提供向心力。

2匀速圆周运动?,、大小不变；变速圆周运动，变化，不变，一般曲线运动如何处理呢？引导学生思考，、变还是不变，然后运用极限分割思想，将一般曲线分割为很多小圆弧，每段曲率半径不同，也不同。

每段小圆弧对应的和，代入匀速圆周运动的向心加速度和向心力的公式即为此段的描述，这便是一般曲线运动的处理方法。

8本节课小结本节课我们提出了向心力的概念，并根据牛顿第二定律和向心力表达式推导出了向心力表达式，并用圆锥摆和传感器装置分别验证了向心力的表达式。

最后我们又了解了做变速圆周运动的物体的受力特点以及提出了对于一般曲线运动的处理方法。

五、板书设计猜想：与(ω)、、有关224???2?2?24?2??2?22验证：??4?2只需验证：2?4?2篇三：物理实验报告大学物理实验报告指导老师：姓名：学号：学院：班级：重力加速度的测定一、实验任务精确测定银川地区的重力加速度二、实验要求测量结果的相对不确定度不超过5%三、物理模型的建立及比较初步确定有以下六种模型方案：方法一、用打点计时器测量所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等利用自由落体原理使重物做自由落体运动选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为的点，用米尺测出的距离为，其中=002秒×两点间隔数由公式=22得=22，将所测代入即可求得方法二、用滴水法测重力加速度调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出个（取50—100）水滴所用时间，则每两水滴相隔时间为′=，用米尺测出水滴下落距离，由公式=′22可得=222方法三、取半径为的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面重力加速度的计算公式推导如下：取液面上任一液元，它距转轴为，质量为，受重力、弹力由动力学知：α-=0（1）α＝ω2（2）两式相比得α=ω2，又α=，∴=ω2，∴=ω22∴=ω222将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标、测出，将转台转速ω代入即可求得方法四、光电控制计时法调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出个（取50—100）水滴所用时间，则每两水滴相隔时间为′=，用米尺测出水滴下落距离，由公式=′22可得=222方法五、用圆锥摆测量所用仪器为：米尺、秒表、单摆使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出，用秒表测出摆锥转所用的时间，则摆锥角速度ω=2π摆锥作匀速圆周运动的向心力=θ，而θ=所以θ=ω2由以上几式得：=4π222将所测的、、代入即可求得值方法六、单摆法测量重
力加速度在摆角很小时，摆动周期为：则通过对以上六种方法的比较，本想尝试利用光电控制计时法来测量，但因为实验室器材不全，故该方法无法进行；对其他几种方法反复比较，用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉，仪器在实验室也很齐全，故利用该方法来测最为顺利，从而可以得到更为精确的值。

四、采用模型六利用单摆法测量重力加速度摘要：重力加速度是物理学中一个重要参量。

地球上各个地区重力加速度的数值，随该地区的地理纬度和相对海平面的高度而稍有差异。

一般说，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北两极，重力加速度的值越大，最大值与最小值之差约为1300。

研究重力加速度的分布情况，在地球物理学中具有重要意义。

利用专门仪器，仔细测绘各地区重力加速度的分布情况，还可以对地下资源进行探测。

伽利略在比萨大教堂内观察一个圣灯的缓慢摆动，用他的脉搏跳动作为计时器计算圣灯摆动的时间，他发现连续摆动的圣灯，其每次摆动的时间间隔是相等的，与圣灯摆动的幅度无关，并进一步用实验证实了观察的结果，为单摆作为计时装置奠定了基础。

这就是单摆的等时性原理。

应用单摆来测量重力加速度简单方便，因为单摆的振动周期是决定于振动系统本身的性质，即决定于重力加速度和摆长，只需要量出摆长，并测定摆动的周期，就可以算出值。

实验器材：单摆装置（自由落体测定仪），钢卷尺，游标卡尺、电脑通用计数器、光电门、单摆线实验原理：单摆是由一根不能伸长的轻质细线和悬在此线下端体积很小的重球所构成。

在摆长远大于球的直径，摆锥质量远大于线的质量的条件下，将悬挂的小球自平衡位置拉至一边（很小距离，摆角小于5°），然后释放，摆锥即在平衡位置左右作周期性的往返摆动。

=θθ=θ=摆锥所受的力是重力和绳子张力的合力，指向平衡位置。

当摆角很小时（θ设摆长为，小球位移为，质量为，则θ==θ=-=-（2-1）由=，可知=-式中负号表示与位移方向相反。

单摆在摆角很小时的运动，可近似为简谐振动，比较谐振动公式：==-ω2可得ω=于是得单摆运动周期为：=2πω=2π（2-2）2=（2-3）或=4π2（2-4）利用单摆实验测重力加速度时，一般采用某一个固定摆长，在多次精密地测量出单摆的周期后，代入（2-4）式，即可求得当地的重力加速度。

由式（2-3）可知，2和之间具有线性关系，为其斜率，如对于各种不同的摆长测出各自对应的周期，则可利用2—图线的斜率求出重力加速度。

试验条件及误差分析：上述单摆测量的方法依据的公式是(2-2)式,这个公式的成立是有条件的，否则将使测量产生如下系统误差1单摆的摆动周期与摆角的关系，可通过测量θ在本实验的测量精度范围内，验证出单摆的与θ无关。

实际上，单摆的周期随摆角θ增加而增加。

根据振动理论，周期不仅与摆长有关，而且与摆动的角振幅有关，其公式为：=0[1+()22+()22+……]式中0为θ接近于0时的周期，即0=2π2．悬线质量0应远小于摆锥的质量，摆锥的半径应远小于摆长，实际上任何一个单摆都不是理想的，由理论可以证明，此时考虑上述因素的影响，其摆动周期为：3．如果考虑空气的浮力，则周期应为：式中0是同一单摆在真空中的摆动周期，ρ空气是空气的密度，ρ摆锥是摆锥的密度，由上式可知单摆周期并非与摆锥材料无关，当摆锥密度很小时影响较大。

4．忽略了空气的粘滞阻力及其他因素引起的摩擦力。

实际上单摆摆动时，由于存在这些摩擦阻力，使单摆不是作简谐振动而是作阻尼振动，使周期增大。

上述四种因素带来的误差都是系统误差，均来自理论公式所要求的条件在实验中未能很好地满足，因此属于理论方法误差。

此外，使用的仪器如千分尺、米尺也会带来仪器误差。

实验步骤1．仪器调整：本实验是在自由落体测定仪上进行，故需要把自由落体测定仪的支柱调成铅直。

调整方法是：安装好摆锤后，调节底座上的水平调节螺丝，使摆线与立柱平行。

2．测量摆长测量摆线支点与摆锥（因实验室无摆球，用摆锥代替）质心之间的距离。

由于摆锥质心位置难找，可用米尺测悬点到摆锥最低点的距离1，（测六次），用千分尺测摆锥的直径，（测六次），则摆长：=1-23．测量摆动周期使摆锥摆动幅度在允许范围内，测量摆锥往返摆动50次所需时间50，重复测量6次，求出=。

测量时，选择摆锥通过最低点时开始计时，最后计算时单位统一为秒。

4．将所测数据列于表中，并计算出摆长、周期及重力加速度。

5．实验数据处理实验数据记录及处理（1）试验数据记录仪器误差限游标卡尺Δ=002,米尺Δ=1，电脑通用计数器Δ=00001。

次数1（）摆锥高度()摆长=1-2()50个周期50()周期()重力加速度()1101．232．78699．86100．3146100．24259．808159×102101．252．782100．21293101．282．78422100．30584101．252．782100．24025101．272．786100．18646101．242．784100．1953平均101．252．784100．2425（2）实验数据处理计算不确定度(),(1),();;;;对=4π2根据合成不确定度的表达式有：其中：=因此得9808159×102×00289%=0283672重力加速度的最后结果为=(9808159×102±0002)2(=683%)()=00289%实验注意事项：1、摆长的测定中，摆长约为1米，钢卷尺与悬线尽量平行，尽量接近，眼睛与摆锥最低点平行，视线与尺垂直，以避免误差。

2、测定周期时，要从摆锥摆至最低点时开始计时，并从最低点停止计时。

这样可以把反应延迟时间前后抵消，并减少人为的判断位置产生的误差。

3、钢卷尺使用时要小心收放
4、为满足简谐振动的条件，摆角θ附录：其实也可利用改变摆长，用作图法测重力加速度根据公式2=每改变摆长1次，测1次时间,每次改变长度不少于10,至少测6组数据。

根据所测数据，作2－图线，图解求出重力加速度。

五、参考文献《普通物理实验》南京大学出版社畦永兴许雪芬主编201910《大学物理实验》湖南大学出版社王国栋主编20198《大学物理实验》高等教育出版社成正维主编201912六、实验总结本次实验历时三周，从选题、准备实验方案到确定实验方案再到进行实验、撰写实验报告每一步都不简单，在这些过程
中需要细心、耐心尤其是恒心。

在选题时，因为同班同学都已选好，根据课程设计的要求，我只有两个题目可供选择：重力加速度的测定与电源特性的研究。

相比之下，后者比较陌生，所以只有选择了前者。

大家似乎都以为重力加速度的测定实验比较老、甚至有点老掉牙，其实我觉得不然。

实验是比较熟悉，但之前又有谁认认真真地做出来了？高中的实验设备及知识条件下，大部分的人不可能比较精确的测定出重力加速度的结果。

在科学研究中，永远不存在老的问题。

所以，选好题之后，我开始很认真地做。

因为只有认真，才能获得精确的值。

在给题方面，我觉得老师应该给些更贴近生活的题目，少给些以前学过的实验，这样可能更能激发学生的积极性。