一、概述
物體沿著圓周的運動是一種常見的運動。日常生活中，電風扇工作時葉片上的點、時鐘的分針和時針上的點、田徑場彎道上賽跑的運動員等，都在做圓周運動。科學研究中大到地球繞太陽的運動，小到電子繞原子核的運動，也常用圓周運動規(guī)律來探討。
二、實驗原理
1．做圓周運動的物體為什么不沿直線飛去而沿著一個圓周運動？那是因為它受到了力的作用。用手掄一個被繩系著的物體，它
能做圓周運動，是因為繩子的主力在拉著它。月球繞地球轉動，是地球對月球的引力在“拉”著它。
做勻速圓周運動的物體具有向心加速度，根據牛頓第二定律，產生向心力加速度的原因一定是物體受到了指向圓心的合力。這個合力，這個合力叫做向心力。
把向心加速度的表達式代入牛頓第二定律，可得向心力的表達式:F＝mv2/r (1)
或者F=mrω^2 (2)
2、為了驗證以上公式的正確性，我們采用如下方式：
細線下面懸掛一個鋼球，細線上端固定電機選轉盤上。球下方為印有幾個同心圓的刻度板。采用電機帶動鋼球做圓周運動。設小球質量為m，擺動時細線與豎直方向的夾角為θ，球的轉動半徑為r，懸點距刻度板豎直距離為h。
鋼球在水平面內做勻速圓周運動時，受到重力mg和細線拉力Fr的作用，它們的合力為F,可以看出F=mgtanθ。而tanθ=r/h 所以向心力即為：F向=mgr/h (3)
三、儀器裝置
底座、立柱、鋼球（φ20）、懸線、電機、刻度板、刻度板支架、電源開關、橫梁、適配器插座、速度調節(jié)旋鈕
四、實驗步驟
1、用天平測出小球的質量m
2、將實驗裝置放與水平桌面上，刻度盤調到*低。
3、接通DC9V電源適配器，打開開關，小球開始做圓周運動；
4、用秒表記錄鋼球運動若干圈的時間；
5、刻度板調高，使它剛好碰到鋼球，記錄此時鋼球做圓周運動的半徑；
6、將數據帶入(1)式算出鋼球所受的向心力；
7、通過式(3)式算出鋼球所受的向心力；
8、比較兩個方法得到的向心力，計算呢誤差。
9、改變電機速度多做幾組數值計算平均誤差。
五、擴展與思考
還可以用什么方法測量鋼球受到的向心力
六、注意事項與維護
1、使用時盡量放于平整的地方；
2、測量鋼球距懸點的豎直高度時要以鋼球的球心為準。
3、請使用本儀器配置的適配器，以防燒壞電機。
4、調節(jié)電位器時速度要慢。 |
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