验证影响向心力大小因素演示仪

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇验证影响向心力大小因素演示仪范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

1教具装置图

2仪器特点及用途

2.1特点

必修2“圆周运动”一章是高中物理曲线运动的教学难点. 由于实验条件限制，现有的实验器材只能对向心力定性分析，无法进行定量计算.我通过研究摸索，解决了测量速度、转动绞绳、变质量、半径改变等技术难题，研制出了本实验器材.本器材不仅能定量地测量出向心力、线速度的大小，还可以验证向心力与线速度的关系.

本仪器是由细线对金属块的拉力充当向心力、向心力大小可由电子秤读出并通过计算转换为力的大小，线速度大小可直接从速度传感器中读出.

2.2用途

本教具可用于演示“圆周运动”中向心力与线速度关系的教学，并能借此验证向心力公式，从而提高学生的学习兴趣，加深对物理规律的理解和记忆.

3制作材料

直流电动机、钻夹头、手提式电子秤、速度传感器、木工板、导线、螺丝、焊锡、铁块、不锈钢片、滑轮.

4制作方法

（1）选取木工板材，制作成如图2所示的木工支架.支架的框架尺寸为450×400×400 mm，底座尺寸为400×400 mm.

（2）在底座的中央用螺丝将电动机外壳固定，使电动机保持竖直高度，转轴向上.

（3）取两块100×30 mm的不锈钢片，每片按照30×40×30 mm的尺寸压制成U形.在两个U形不锈钢片的中间用电钻打一个与钻夹头中央孔径等大的孔，在其中一个U形不锈钢片两壁上用弧焊焊接上一个滑轮，将滑轮用不锈钢焊条限定好位置.由于条件限制，因为找不到与钻夹头中孔配套的螺丝（螺距太细），所以只能将两个U形不锈钢片底孔叠合，并保持垂直，用弧焊焊接在钻夹头转轴上.

（4）取一根长度约为380 mm、直径约5 mm的硬钢条做转动轴杆.取中间约100 mm的长度锉上螺纹.将金属滑块的中间钻孔，孔径与转动轴杆等大，将滑块套在没有螺纹的一端，将定位螺丝转套在螺纹上，对转动中的滑块起到保护作用.

（5）将转动轴杆穿过U形不锈钢皮，用螺丝固定并保持左右杆长对称.在转动轴杆的另一侧套上配重块，用螺丝固定，保持轴杆平衡.在配重块一侧的杆末端套上强力磁铁.

（6）将电子秤固定在木工支架横梁的中部.

（7）把钻夹头夹紧在电机转轴上，用一根细线一端拴在滑块前端，另一端绕过过定滑轮系在电子秤的秤钩上.为了防止横杆转动时秤钩和细线不动，造成细线拉断，用一根细铜丝拐夹在秤钩上可以使横杆带动秤钩、细线一起转动.

（8）将速度传感器的显示器部分固定在木工支架的横梁右侧，传感器部分固定在木工板支架的右侧杆上，与转动轴杆在同一水平面上.并与强力磁铁距离3 mm左右.

5使用方法

（1）将本仪器放置在水平桌面上，接上直流电源.

（2）调节速度传感器，使传感器屏幕上显示“DST”测速状态，按下电子秤的“on/off”键，通过“UNIT”键调整至“KG”档.测量数据的单位为千克.

（3）接上电池组并调整电压，按下开关，使电机开始正常工作.当转速稳定，速度传感器的示数不变时，可将速度传感器和电子秤显示的的数据记录下来.

（4）将所测的数据代入向心力与线速度关系式中，可验证公式是否成立.表1是两个质量不同的滑块数据，从表1可看出本仪器精确度较高.

①物块质量m、圆周运动半径r一定时，验证向心力F与线速度平方v2的关系：向心力F大小测量值千克（kg）1牛顿（N）1线速度大小v千米/时

v21向心力与线速度

平方之比F/v21误差0.48514.750131.018.6173.9610.0640.38013.720128.117.8160.8410.0610.26012.548131.518.8177.4410.0330.23012.254129.618.2167.2410.03414.7%3.0%实验误差均小于5%，在误差正常范围之内.

②调节半径r，验证向心力F与圆周运动半径r的关系.在同一滑块前系上不同长度的细线，控制电动机工作电压，使电压保持一定，待横杆转动稳定时即可做到控制线速度v大小一定.

③调节质量，验证向心力F与物块质量m的关系.滑块有质量大小不一的两块.系上相同长度的细线即可控制r一定；控制电动机工作电压，使电压保持一定，待横杆转动稳定时即可做到控制线速度v大小一定.

6注意事项

（1）注意导线不要接触电动机外壳，防止短路.

（2）测量前要使秤钩在细铜线的中央，防止转动过程中与细线绞合在一起，造成细线拉断，如图3所示.

（3）仪器运输过程中不免会发生碰撞，造成仪器部件移位或者歪曲，教具制作过程中有些需要焊接或者机床冲压的部件均由本人亲自操作，由于操作不专业，零部件有些粗糙，烦请各位老师谅解.