实验三十三 向心力研究实验目的研究向心力与质量、半径和角速度的关系
实验原理使物体做圆周运动的力叫做向心力,向心力的大小与物体的质量、角速度的平方、半径成正比,即 F=mω2r
实验器材朗威 DISLab、计算机、DISLab 向心力实验器等
实验装置图见图 33-1
实验过程与数据分析1.将光电门传感器和力传感器分别接入数据采集器;2.按实验装置图把两个传感器固定在向心力实验器上,实验器有关参数:挡光杆直径0
005m、两砝码质量分别为 0
014kg 和 0
028kg、挡光杆到轴心的距离 0
14m;3.将实验器调节为水平,对力传感器调零,把砝码(0
028kg)固定在离轴心 0
12m 处;4.打开“计算表格”窗口,点击“开始”,转动实验器的悬臂,记录 F、t 数据;5.点击“公式”,输入计算线速度和角速度的公式:v=0
005/t1 ω =(0
005/t 1)/0
14,得到计算结果(图 33-2);图 33-1 实验装置图16.点击“绘图”,选取 X 轴为“ω”,Y 轴为“F2”,得到数据点在坐标系内的分布图(图33-3);7.观察可见:数据点的分布具有抛物线特征
点击“二次多项式”拟合,发现数据点与拟合线基本重合,验证了事先的猜想,说明 F 与 ω 之间系二次方关系(图 33-4);8.在数据表格中,输入计算角速度平方的公式 q=w^2,点击“绘图”,选取 X 轴为“q”,Y轴为“F2”,得到数据点在坐标系内的分布图,点击“线性拟合”,拟合图线为过原点的直线图 33-2 实验数据图 33-3 实验数据点分布图图 33-4 二次拟合2(图 33-5),同样证明了向心力与角速度之间是二次方关系
保存上述实验数据;9.将砝码的转动半径改为 0
06m,重复上述步骤,得到另一条实验图线(图 33-6 下方图线),用软件“显示坐标”功能,比较 ω 相同时两条图线 F