黄丹青 吴玲敏 杨婉华 李德安

(华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 510006 )(收稿日期：2016-06-06)



改进型向心力探究仪

黄丹青 吴玲敏 杨婉华 李德安

(华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 510006 )(收稿日期：2016-06-06)

针对传统“DIS向心力实验器”的不足，设计了改进型向心力探究仪．新仪器保留了传统向心力实验器的部分元件，改进了转动半径测量和向心力测量装置．通过改变电动机转速、圆周半径和砝码质量等参量，可定量研究向心力表达式．

向心力 定量分析 角速度

传统的DISLab向心力实验器，如图1所示.

图1 传统DIS向心力实验器

(1)旋臂上刻度纸的最小精度为1 cm，因此砝码与中心的距离r读数并不精确；

(2)由于在转动过程中旋转臂受到空气阻力而且旋转臂和水平方向上主梁架之间也存在摩擦，导致在转动过程中角速度大小并不是恒定不变，因此挡光杆的角速度并不等于砝码的角速度；

(3)用手拨动旋转臂做圆周运动,用力过大可能会影响装置的稳定．

基于以上3条原因，实验结果误差较大，达不到验证的效果．

1 改进型向心力探究仪的设计原理与思路

针对现有DIS向心力探究仪的不足，改进后的向心力探究仪对转动半径的测量和向心力测量装置作了改进，能方便地把与向心力F有关的几个物理量(m，R，ω)准确地确定下来，该向心力探究仪有几个突出的优点：

(1)转动半径大小的测量改为10分度的刻度纸，提高精确度；

(2)砝码转速的快慢可通过步进电机的控制器进行调节，避免用手拨动影响旋转臂的平衡；……