简易向心力探索装置

李 杰

(四川省营山县第二中学四川 南充637700)

摘 要：针对“用圆锥摆粗略验证向心力表达式”实验的不足，设计出一简易向心力探索装置，该装置可方便改变做圆周运动物体的转速、运动半径、质量等参量，粗略验证向心力的表达式.为教师上课演示向心力表达式提供了方便.

关键词：向心力圆周运动装置

收稿日期：(2015-03-07)

1引言

“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”实验是《物理·必修2》(人教版)“向心力”一节中的内容，实验装置如图1所示[1].利用该装置进行实验在仪器的实验原理、实验构思、实验方法以及学生的可参与度等方面都给人以完美的感觉，而在进行实际操作时却发现有以下几点不妥：

图1　用圆锥摆验证向心力表达式

(1)在具体操作中要想使小球沿纸上的某个圆周运动很难，大多数情况下小球都做椭圆运动；

(2)在圆周运动时球与纸面间存在一定的距离，很难确定小球究竟在哪个圆周上运动，半径r的测量误差大；

(3)在圆锥摆中小球距离悬点的竖直高度h不好确定，测得的h误差大.

虽说该实验取名用了“粗略”二字,但基于以上3点原因，实验测量结果误差较大，达不到验证效果.

传统的向心力演示仪由于用挡板对小球的压力来提供向心力，致使向心力的显示装置、原理、结构都比较复杂，学生不易理解且向心力的显示效果不够明显,很难得出F与m，r，ω之间的定量关系.该装置需用手摇动，不仅笨重费力，教师如要将该装置搬入课堂……