圆周运动向心力:圆周运动向心力公式推导
信息来源:互联网 发布时间:2025-02-23
实验:探究向心力大小的表达式1.实验目的:(1)学会使用向心力演示器;(2)通过实验探究向心力与半径、角速度、质量的关系。2.实验仪器:向心力演示器(如图),三个金属球(半径相同,其中两个为质量相同的钢球,另一个为质量是钢球一半的铝球)。
实验:探究向心力大小的表达式1.实验目的:(1)学会使用向心力演示器;(2)通过实验探究向心力与半径、角速度、质量的关系2.实验仪器:向心力演示器(如图),三个金属球(半径相同,其中两个为质量相同的钢球,另一个为质量是钢球一半的铝球)。

3.实验原理如图所示,匀速转动手柄1,可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,槽内的小球也随着做匀速圆周运动使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供球对挡板的反作用力,通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8。
根据标尺8上露出的红白相间等分标记,可以粗略计算出两个球所受向心力的比值4.实验步骤及观察结果(1)调整标尺,使两根标尺起点和套筒上口处于同一水平面上,皮带放在第一挡,转速为1∶1的皮带盘处,质量相同的两钢球分别放在两个槽上半径相等的横臂挡板内侧,然后摇动手柄,观察到标尺读数始终相等。
(2)将长槽上钢球由第一挡板内侧移至第二挡板内侧,此时两个质量相同的钢球转动半径之比为2∶1,转动手柄,观察到标尺格数之比为2∶1(3)将长槽上的钢球换成铝球,并移至第一挡板内侧,两个金属球质量比为1∶2,转动手柄,观察到标尺格数之比为1∶2。
(4)把皮带放在第二挡,转速之比为2∶1,将长槽上铝球换成钢球,转动手柄,两球角速度之比为2∶1,观察到标尺格数之比为4∶1(5)将皮带放在第三挡,转速之比为3∶1,转动手柄,两球角速度之比为3∶1,观察到标尺格数之比为9∶1。
5.实验结论由步骤(1)及其结果可知,半径、角速度、质量相同时,向心力大小相同;由步骤(2)及其结果可知,角速度、质量相同时,向心力与半径成正比;由步骤(3)及其结果可知,半径、角速度相同时,向心力与质量成正比;
由步骤(4)(5)及其结果可知,半径、质量相同时,向心力与角速度的平方成正比。由以上可推知:Fn=mω2r。
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