向心力演示器的改进
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2、本仪器使用220伏交流电,频率为50赫芝,电动机使用固定档位,每次使用同档位转速一样,周期是一致,把三个档位的转速或周期记录标在相应的档位上,不需要每实验都要使用数字显示器测周期。
3、本仪器可使用多种演示方法,结构简单,操作方便,实验
器材易取,实验室均有。
向心力演示器的改进
向心力演示器是通过实验来改变转速、质量、运动半径,得出向心力与转速、质量、运动半径的关系。也可验证向心力公式F=mω2r=mv2/r=4π2mr/T2
一 、仪器结构如图一所示:主要由转动装置,力和时间的测量装置及底座支架组成.
二、本仪器与生产厂家仪器相比有以下几个特点:
1、结构简单、操作方便、直观性强.
3、记录小球的质量 m和小球运动的半径r.
4、按演示方法一的步骤5、6、7、8进行操作.
演示方法三,装置如三所示:
1、将仪器上方的电子秤拆掉,装上铁杆和力的传感器,同时将力的传感器及光电门分别接入数字采集器与计算机连接,即组成数字化向心力实验测试装置.该实验装置利用力的传感器可测出向心力的大小,利用时间光电门测定小球运动的周期T.
5、把电动机接入220伏交流电源,将调速开关置于1档,﹝低速档﹞,待转速正常后,随即将数字显示器清零,记下弹簧秤指针的示数(即所测的向心力F)和显示器的周期T,关闭电源,将小球拉到记录指针的示数位置,计下小球运动半径r.
6、把调速开关分别置于2、3档,重复步骤5的操作,记下向心力F,周期T和运动半径r的值.
四、演示方法一,装置wenku.baidu.com图一所示:
1、将仪器水平放置在桌面上,记录小球的质量.
2、用尼纶线或细钢丝,穿过小球并打好结,将尼伦线经过横轴塑料槽的定滑轮并挂在刻度盘弹簧秤挂钩的活动连接处.
3、把光电门导线与数字显示器连接好并接通电源,将功能开关置于周期档.
4、将刻度盘竖直安装在支架上方的铁杆上,调节尼纶线和弹簧秤与定滑轮在一条直线上与刻度盘在同一竖直平面内,调节刻度盘的高度,可改变运动小球的半径.
三、制作方法:
1、转动装置,主要由电动机与转轴、塑料槽组成,将一台家用小电风扇中网罩及风叶外壳拆掉,取其电动机和调速开关,用自制的木支架将电动机轴竖直放置,并在其轴上水平安装一个内侧平滑的塑料槽,塑料槽截面为U形,尺寸为30×50×400﹙mm﹚,塑料槽随转动轴一起转动,在塑料槽中央装一个定滑轮,在槽的外侧贴上毫米刻度标尺,便于测出小球运动半径.
2、电动机带动塑料槽转动,使滚动小球随塑料槽作匀速园周运动比用手摇动要平稳.
3、用电风扇档位调速开关和铁架台可方便改变转速和小球运动半径.
4、可直接显示向心力的大小,用刻度盘把弹簧秤的示数放大,全班学生都可看清示数.
5、可定性或定量分析向心力的大小与m、r、ω﹝或T﹞的关系.
6、用数字计时器通过光电门挡光片可测出每次小球做园周运动的周期T、及测出r、m再用公式计算向心力的值与测量值进行比较得出结论.
2、测量装置,在支架上方做一个刻度盘和支架铁杆,刻度盘用有机玻璃板或铝塑板300×300﹙mm﹚在有机玻璃板或铝塑板左侧竖直装上弹簧秤,在弹簧秤挂钩处挂一个活动连接﹝在挂钩处做一个活动装置便于更换质量和防止尼纶线打结断线﹞,作为力的测量装置;周期的测量,在塑料槽的两端各装一个金属薄片作为挡光片,在木支架内侧适当位置装上时间光电门让挡光片通过光电门并连接数字计时器.当球随塑料槽转动时挡光片经过光电门数字显示器显示挡光时间间隔,从而得出小球运动周期.
7、把测得的数据分别填入设置表格中,根据公式计算向心力与实测向心力进行比较.
8、实验记录
演示
方法
测量
次数
周期T/s
质量
m/kg
半径r/m
F=mv2/r﹝N﹞
实验测得F/N
相差
绝对误差
相对误差
演示方法二,装置如图二所示:
1、在电子秤的适当位置钻一个小孔﹝不影响电子元件﹞能
穿过尼纶线及活动连接.
2、将仪器架上方刻度盘及铁杆拆掉,把电子秤平放在支架上方,将尼纶线穿过小球并打好结,经过定滑轮穿过电子秤小孔及活动连接处,使尼纶线、定滑轮、电子秤小孔在同一竖直平面内,将电子秤去皮清零.
5、利用计算机相应软件的绘图功能,设计x轴为T2,y轴为F,将采集的数据进行图形处理得到数据点是一条直线,经实验后得出向心力与周期的平方成正比关系.
6、将实验测得出的向心力数据与公式F=4π2mr/t2理论值进行比较分析,也可与前两次演示方法进行比较.
六、仪器装置说明
1、本仪器即可作为验证向心力公式的实验使用,也可作为探究向心力公式的实验使用,实验可以用控制变量来定量测量向心力与相关物理量的关系,实验误差小。
2、记录小球的质量m和小球运动的半径r.
3、打开计算机电源及数字化信息平台,调零,把转动横轴调节
水平.
4、接通电动机电源,先将开关置于1档,依次改变档位可改变小球运动半径和周期,通过力的传感器、数字采集器即时采集小球所受向心力F和转动周期T输入计算机,此时在显示器上可观擦到小球转动周期和向心力变化情况.
3、本仪器可使用多种演示方法,结构简单,操作方便,实验
器材易取,实验室均有。
向心力演示器的改进
向心力演示器是通过实验来改变转速、质量、运动半径,得出向心力与转速、质量、运动半径的关系。也可验证向心力公式F=mω2r=mv2/r=4π2mr/T2
一 、仪器结构如图一所示:主要由转动装置,力和时间的测量装置及底座支架组成.
二、本仪器与生产厂家仪器相比有以下几个特点:
1、结构简单、操作方便、直观性强.
3、记录小球的质量 m和小球运动的半径r.
4、按演示方法一的步骤5、6、7、8进行操作.
演示方法三,装置如三所示:
1、将仪器上方的电子秤拆掉,装上铁杆和力的传感器,同时将力的传感器及光电门分别接入数字采集器与计算机连接,即组成数字化向心力实验测试装置.该实验装置利用力的传感器可测出向心力的大小,利用时间光电门测定小球运动的周期T.
5、把电动机接入220伏交流电源,将调速开关置于1档,﹝低速档﹞,待转速正常后,随即将数字显示器清零,记下弹簧秤指针的示数(即所测的向心力F)和显示器的周期T,关闭电源,将小球拉到记录指针的示数位置,计下小球运动半径r.
6、把调速开关分别置于2、3档,重复步骤5的操作,记下向心力F,周期T和运动半径r的值.
四、演示方法一,装置wenku.baidu.com图一所示:
1、将仪器水平放置在桌面上,记录小球的质量.
2、用尼纶线或细钢丝,穿过小球并打好结,将尼伦线经过横轴塑料槽的定滑轮并挂在刻度盘弹簧秤挂钩的活动连接处.
3、把光电门导线与数字显示器连接好并接通电源,将功能开关置于周期档.
4、将刻度盘竖直安装在支架上方的铁杆上,调节尼纶线和弹簧秤与定滑轮在一条直线上与刻度盘在同一竖直平面内,调节刻度盘的高度,可改变运动小球的半径.
三、制作方法:
1、转动装置,主要由电动机与转轴、塑料槽组成,将一台家用小电风扇中网罩及风叶外壳拆掉,取其电动机和调速开关,用自制的木支架将电动机轴竖直放置,并在其轴上水平安装一个内侧平滑的塑料槽,塑料槽截面为U形,尺寸为30×50×400﹙mm﹚,塑料槽随转动轴一起转动,在塑料槽中央装一个定滑轮,在槽的外侧贴上毫米刻度标尺,便于测出小球运动半径.
2、电动机带动塑料槽转动,使滚动小球随塑料槽作匀速园周运动比用手摇动要平稳.
3、用电风扇档位调速开关和铁架台可方便改变转速和小球运动半径.
4、可直接显示向心力的大小,用刻度盘把弹簧秤的示数放大,全班学生都可看清示数.
5、可定性或定量分析向心力的大小与m、r、ω﹝或T﹞的关系.
6、用数字计时器通过光电门挡光片可测出每次小球做园周运动的周期T、及测出r、m再用公式计算向心力的值与测量值进行比较得出结论.
2、测量装置,在支架上方做一个刻度盘和支架铁杆,刻度盘用有机玻璃板或铝塑板300×300﹙mm﹚在有机玻璃板或铝塑板左侧竖直装上弹簧秤,在弹簧秤挂钩处挂一个活动连接﹝在挂钩处做一个活动装置便于更换质量和防止尼纶线打结断线﹞,作为力的测量装置;周期的测量,在塑料槽的两端各装一个金属薄片作为挡光片,在木支架内侧适当位置装上时间光电门让挡光片通过光电门并连接数字计时器.当球随塑料槽转动时挡光片经过光电门数字显示器显示挡光时间间隔,从而得出小球运动周期.
7、把测得的数据分别填入设置表格中,根据公式计算向心力与实测向心力进行比较.
8、实验记录
演示
方法
测量
次数
周期T/s
质量
m/kg
半径r/m
F=mv2/r﹝N﹞
实验测得F/N
相差
绝对误差
相对误差
演示方法二,装置如图二所示:
1、在电子秤的适当位置钻一个小孔﹝不影响电子元件﹞能
穿过尼纶线及活动连接.
2、将仪器架上方刻度盘及铁杆拆掉,把电子秤平放在支架上方,将尼纶线穿过小球并打好结,经过定滑轮穿过电子秤小孔及活动连接处,使尼纶线、定滑轮、电子秤小孔在同一竖直平面内,将电子秤去皮清零.
5、利用计算机相应软件的绘图功能,设计x轴为T2,y轴为F,将采集的数据进行图形处理得到数据点是一条直线,经实验后得出向心力与周期的平方成正比关系.
6、将实验测得出的向心力数据与公式F=4π2mr/t2理论值进行比较分析,也可与前两次演示方法进行比较.
六、仪器装置说明
1、本仪器即可作为验证向心力公式的实验使用,也可作为探究向心力公式的实验使用,实验可以用控制变量来定量测量向心力与相关物理量的关系,实验误差小。
2、记录小球的质量m和小球运动的半径r.
3、打开计算机电源及数字化信息平台,调零,把转动横轴调节
水平.
4、接通电动机电源,先将开关置于1档,依次改变档位可改变小球运动半径和周期,通过力的传感器、数字采集器即时采集小球所受向心力F和转动周期T输入计算机,此时在显示器上可观擦到小球转动周期和向心力变化情况.