[实用新型]一种向心力实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种物理实验装置及实验方法，用于验证向心力的实验研究。

背景技术

某质点作圆周运动时所受到的向心力的大小，可用公式

F＝mrω²

来表示，其中

m-运动质点的质量；

r-运动质点的回转半径；

ω-运动的角速度.

高中物理教材中的向心力演示器结构较复杂，条件差的学校无该仪器，或偶然因素无法做该实验时，可利用现有条件自制简易向心力实验仪，不但可以证明向心力的存在，还可以验证F＝mrω²的关系。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种验证向心力实验装置及实验方法，物理意义清晰明确。

本实用新型的目的是这样实现的：采用图1所示的装置，底板1上固定主动盘2(由电机驱动)，通过传送带3带动从动盘11旋转；底板1上安装固定支架10，支架上端固定刻度尺5，下端固定空心棒9；测力计6固定后，下端挂一条细尼龙绳7，通过刻度尺5、空心棒9，末端系一金属小球4，尼龙绳可以在空心棒滑动，金属球可以在从动盘上转动。

所述的尼龙绳7在靠近刻度尺5的中部刻线处夹一个小指针8，用以指示金属球回转半径改变量的大小，则金属球的实际转动半径r为静止时的测量值再加上转动中金属球半径的改变量；

所述的空心棒9结构如图2所示，上端固定在固定支架10上，其下部为光滑圆角，以减小尼龙绳在空心棒内沿轴向滑动时的摩擦阻力。

小球在从动盘上做匀速圆周运动时，测力计6可测出向心力F的大小，并可验证向心力F与小球质量m、回转半径r及角速度ω之间的关系。

附图说明

图1为验证向心力实验装置及实验方法结构示意图；

1、底板，2、主动盘，3、传送带，4、金属球，5、刻度尺，6、测力计，7、尼龙绳(细绳)8、指针，9、空心棒，10、固定支架，11、从动盘。

具体实施方式

首先按图1所示将向心力实验仪各部分连接好，然后上下调节测力计6的高度，使从动盘上面金属小球具有某一确定的回转半径(如在从动盘的边缘处回转)。

启动电机，使主动盘2通过传送带3带动从动盘11旋转，金属球4便在光滑的从动盘11上做匀速圆周运动，所需的向心力便通过尼龙绳7由测力计6读出。

(1)保持电机转速不变(既金属球转动的ω不变)，调整测力计6的位置改变金属球4的回转半径r，可以得出向心力F与金属球转动半径r成正比。

(2)保持金属球转动半径r不变，改变从动盘11的转速，即改变金属球转动的角速度ω，可以得出向心力F与金属球转动角速度ω的平方成正比。

(3)保持金属球转动半径r不变，电机转速不变(既金属球转动的ω不变)，改变金属球4的质量，即用不同质量的金属小球做实验，可以得出向心力F与金属球4的质量m成正比。

(4)实验中，在某一状态下，如果同时测出向心力F，金属球质量m、回转半径r、角速度ω，即可验证F＝mrω²

本实验中注意以下3点：

(1)从动盘及其空心棒上面的中心孔均为光滑的，细线用单股尼龙线，以减小摩擦力带来的影响；

(2)空心棒9的下端正对从动盘的圆心，与盘面保持距离为金属球4的半径；

(3)从动盘11一定要调整水平，实验装置稳定，不能有震动的影响；

该实验装置结构简单，易于制作，可见度高，物理意义明确，可以作为演示实验，亦可作定量试验。