向心力实验器
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图 2 横杆与支架
3. 把 一根 直径 30mm 长 560mm 的铁 管装 在 木板 右侧中点处 ,作为支架 ,在支架的上端安装或标刻一支
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教学仪器与实验
1997年第 4期
厘米刻度尺。再按图 1中的要求用铁和有关材料制 作一 个升降架 ,使其能在支架上灵活滑动。
4. 按 图 3(甲 )所示尺 寸用铜片和 轻材料 制作两 个 小滑轮 ,使其能在横杆上灵活滑动。
的示数之和。 4. 此教具 转盘可选择 三种不 同转速。圆柱 体质量
可以更换。改变转动半径灵活方便 。 5. 教具操 作简单 , 课堂验证 向心力 公式时 比课本
上的实验 方便、准 确、说 服力强 , 而且 直观、可见度 好 , 与公式 F= mk 2r 有关的数据 m、k、r 都可直接读出 ,而 且验证结果准确。便于师生交流。
图 3 滑轮
5. 制“旋滑器 ”。用 一片 30mm× 3mm× 0. 5mm 的 铜片 , 按图 3(乙 )所示尺寸焊成矩形框 , 在框的上、下端 的中 心各钻一个 = 1mm的 孔 ,把 两根大头 针从孔 中 穿过 , 末端弯成钩状即成。要求方框转动很灵活。
6. 按图 1所示尺寸制作一个特殊测力计。该测 力计 的右侧刻 度为 0~ 2N,左侧 为—半径度量尺。刻度范 围 是 8cm— 25cm。
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6 12. 04
1
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15 30. 10
二2
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15 30. 10 2. 007 9. 79094 9. 7926
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15 30. 10
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30 60. 21
三2
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30 60. 19 2. 007 9. 79094
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30 60. 20
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50 100. 34
四2
″
50 100. 34 2. 0068 9. 7928 标准 9. 7913
1997年第 4期
教学仪器与实验
向心力实验器
山东省青岛市第三十中学 李思华
一、原理
当电机带动转盘转动时 ,圆柱体作匀速圆周运动 , 此 时圆柱体所 受的向心力 就是测力 计对它的拉 力 (见 图 1)。即测力计的示数就是向心力的大小 .
二、特点和用途
本教具供高中物理向心力一节的课 堂演示实验和 学生分组实验: 验证向心力公式及其用途。其主要 特点 是:
出。根据向心力公式 F= mω2 r进行计算即可验证。
3. 改变转盘的转速 ,进行同样的测量和 计算验证。
4. 保 持转 速不 变、更换 钩 码质 量 , 再用 公 式 F =
mk 2r 进行计算验证。
5. 保持 m、k 不变 ,把 升降架 向下 滑动 , 使运 动半
径增大 ,此时半径 r 等于主半径尺和附半径尺 之和 ,再
同的钩码。将配重用弹簧与横杆支 架连接。把旋滑器的 另一端挂在测力计上 ,将尼龙线穿 过横杆中心 ,绕过定 滑轮拴在 钩码上。调升降架 的位置使其 上沿在 附半径 尺的 0刻度处。测力计 指针位 于半径主 尺的 8cm处 (即 N= 0处 ) ,然 后 ,调整尼龙 线的长度使钩码的 重心与转 盘中心相距 8cm。
进行计算验证。
通过多次实验、计算、可发现测得的数据与计算的
数据很接近。
(收稿日期: 95. 11. 23)
(上接第 6页 ) 三、实验数据与结果:
摆动 振动时 周期 重力加 重力加速
次数 摆长 次数 间 (秒 ) ( T) 速度 度平均值
1 1000mm 6 12. 04
一2
wk.baidu.com
″
6 12. 04 2. 0067 9. 7948
注 1: 成 都地 区 的 重力 加 速 度 值为 9. 7913kg. m / S2 ,兵器工业部《测力硬度计 量简明手册》书号 15034— 31 79。
(收稿日期: 97. 2. 10)
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三、制作材料
主要材料有: 一个旧电唱机机 芯 ,一个准确度高的 演示测力计。制作一个小“旋滑器”,一些铁管、木板、弹 簧、钩码、尼龙线等。
四、制作方法
1. 用 一 块 600mm× 460mm× 20mm 的 木 板做 底 座。把唱机芯装在木板上 ,使转盘中心距木板左侧各边 分别为 230mm、230mm 和 250mm, 见图 1。
五、使用方法
1. 把教具组装调 好后 ,先把 两个 100g的 钩码装在
横杆的滑轮上 ,钩上弹簧和尼龙线 ,把转盘设定在一个
转速上。使升降架置于附半径尺 0处 ,接通电 源。
2. 接通开关 ,随转盘的匀速转动 ,重物向横杆外端
运动。当稳定于某一位置时 ,重物作圆周运动的向心力
由测力计 的示数直接 读出 ,其运动半径 也可由 指针指
7. 在 两个 100g 和两个 200g的钩 码的相 向中心 处 焊一小钩 ,制成重物和配重块。
8. 组装 。按图 1所示 ,①把 尼龙线 拴在旋 滑器一 端 待用。②按图 1把 升降架安装 在支架上 , 测力 计固定 于 升降架左端并使测力计的垂直中心与转 盘中心在一条 垂直线上。③把两个小滑轮装于横杆上 ,挂上质量 相
2. 横 杆 与 支 架 的 制 作。取 一 根 长 100mm 内 径 10mm外径 14mm的铁 管 ,按 图 2所 示的尺寸和 形状加 工成横 杆支架。把一 个直径 约 25mm 质量 很小的 滑轮 装在横杆支架上 ,使滑轮槽的槽底 处于铁管中心。把两 根 260mm× 8mm× 8mm 的钢制 横杆固定 于横杆 支架 上端 ,使其与支架垂直 ,然后把横杆支架竖直地焊在唱 机转盘中心处 ,如图 1所示。
1. 把测力计直接安装在升降架上 ,读数方便。用一 根 尼龙 线 (此线 受拉力 后伸 长很 小 )串接 一个 旋滑 器 (此器能防止尼龙线旋转时上劲 )经一个定滑轮改 变方 向 ,将测力计与圆柱体连接起来。
2. 把测 力计左侧 改制成主 半径刻 度尺 , 起始刻 度 是 8cm (见图 1)。在 支架 上安装 一附 半径 刻度尺 ,升 降 架可在此尺上滑动 ,从而改变圆周运动物体的半径。
图 1 向心力演示器 单位 mm 1. 开关 2. 横杆 3. 支架 4. 附半径附尺 5. 升降架 6. 测力计 7. 主半径主尺 8. 旋滑器 9. 尼龙线 10. 滑轮 11. 圆柱体 12. 横杆支架 13. 变速轮 14. 电机 15. 转盘 3. 圆柱体作匀速圆周运动时所受向心力可由 测力 计右侧示数直接读出。 圆柱体圆周运动的半径等于主半径 尺和附半径尺
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50 100. 34
实 验结果表明 ,使用 “测试 仪”测 重力加速 度成功 率很 高 , 其数 值与 本地 区的 重 力加 速度 值 9. 7913kg. m / S2 (注 1)相当吻合 ,误差仅在万分之 1. 5以下。
此实验的改进对提高学生动手能力和培养实验兴 趣起到了 积极作用。由于实 验的改进并 未代替 学生的 操作过程 ,同时由于引进了先进的 计时计数方法 ,更激 起了学生 对学习科学 的兴趣 ,更刺激了 学生动 手操作 的欲望。