向心力演示实验的改进与创新
2019-06-29张晓琳
物理通报 2019年7期
张晓琳
(北京市顺义区第一中学 北京 101300)
图1 向心力演示仪
我们能否对向心力F向,质量m,运动半径r,线速度v间的关系,进行定量验证呢?
笔者在准备实验教学时,做了如下(原理如图2所示)改进.
改进1:让质量为m的小球在如图2所示位置静止释放,当小球碰到固定铁钉瞬间,可看作是以铁钉为圆心,半径为r的圆周运动.同时,拉力传感器记录小球所受拉力大小F,光电门可以测量小球在最低点时的运动速度v.这样我们就可以由
F向=F-mg
来验证向心力F向,质量m,运动半径r,线速度v间的定量关系了.
图2 向心力演示仪改进原理示意图
改进2:改变固定铁钉的(上下)位置即可改变半径r,改变固定横梁的(上下)位置释放小球即可改变小球在最低点的速度v,换不同的小球可以改变小球的质量m.
改进后的实物图如图3所示.
优越之处:我们可以采用“控制变量法”,探究向心力F向,质量m,运动半径r,线速度v间的定量关系.
同时,本实验立足于高中物理课堂教学,运用学生比较熟知的原理,操作简便、取材简单.既能作为课堂演示实验,又能作为学生分组实验.