向心力公式-完整版PPT

1、課題：驗(yàn)證向心力公式新邵八中 彭本奉一：課題的提出向心力公式是教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，較為抽象難懂?，F(xiàn)行教材直接給出公式，有必要用簡單易操作的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。教材給出的“用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力公式”的實(shí)驗(yàn)在具體操作中存在一定的困難，有必要加以創(chuàng)新。二：課題的創(chuàng)新向心力公式對變速圓周運(yùn)動(dòng)也適用，考慮到單擺的運(yùn)動(dòng)很容易形成，可用單擺進(jìn)行驗(yàn)證。單擺速度的測定存在困難，可考慮用機(jī)械能守恒定律（可直接給出，也可在講完該定律后再進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)）間接確定。設(shè)計(jì)思路:如圖為一擺球質(zhì)量為m，擺長為r的單擺。把擺球拉至水平位置，由靜止釋放，則擺球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。忽略空氣阻力，向心力由繩子拉力和重力沿徑向的分力的合力提

2、供。在其向最低點(diǎn)擺動(dòng)的過程中，速度和重力徑向分力都增大，則由向心力公式可知繩子拉力增大，到最低點(diǎn)時(shí)，達(dá)到最大值。原理：mgTor在最低點(diǎn)，由向心力公式和機(jī)械能守恒定律有：繩子拉力 T mg =mv2 / r = 2mgr / r = 2mg可得：在最低點(diǎn)時(shí)，繩子拉力 T = 3mg mgTor我們通過驗(yàn)證在最低點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力是否為 3mg，來間接驗(yàn)證向心力公式。 實(shí)驗(yàn)儀器與裝置儀器：鐵架臺(tái) 測力計(jì) 注射器針管 細(xì)尼龍線 擺球 自制刻度板 鱷魚夾 裝置： 用鐵架臺(tái)豎直固定一測力計(jì),在鐵架臺(tái)正下方 豎 直固定一注射器針管(前端磨平),用一細(xì)尼龍線穿過針管,上端與測力計(jì)拉桿拴接,下端與一擺球拴接。

3、在針管正下方靠近管口的地方用鐵夾豎直固定一自制刻度板，板上畫有相互垂直的豎直線和水平線。實(shí)驗(yàn)方法與過程 ：調(diào)節(jié)鐵架臺(tái)，使擺線自然下垂時(shí)恰好豎直通過針管，且與刻度板上豎直線平行。此時(shí)測力計(jì)讀數(shù)即為擺球重力大小，記下此讀數(shù)。：設(shè)置測力計(jì)拉力大?。合蛳吕瓌?dòng)測力計(jì)至某一數(shù)值，把測力計(jì)拉桿下端用一質(zhì)量很輕(可忽略不計(jì))的夾子夾住，使測力計(jì)只能被向下拉動(dòng)，而不能向上回縮。：把擺球拉到擺線與刻度板上水平線平行的位置(水平位置)由靜止釋放。觀察擺球向下擺動(dòng)的過程中，測力計(jì)指針是否被向下拉動(dòng)。：根據(jù)向心力公式，若擺球以管口為圓心做圓周運(yùn)動(dòng),則向下擺動(dòng)的過程中，繩子拉力逐漸增大，到最低點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大值3mg，那么當(dāng)

4、設(shè)置的測力計(jì)拉力大于或等于3mg時(shí)，測力計(jì)不會(huì)被向下拉動(dòng)，而當(dāng)設(shè)置的測力計(jì)拉力小于3mg時(shí)，測力計(jì)將會(huì)被向下拉動(dòng)。我們改變設(shè)置的測力計(jì)拉力的大小，重復(fù)上一步驟，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否如此，從而驗(yàn)證向心力公式。實(shí)驗(yàn)誤差分析：測力計(jì)不夠精確，讀數(shù)帶來的誤差。應(yīng)該選用勁度系數(shù)較小，精確度較高的測力計(jì)。：空氣阻力和摩擦阻力以及夾子重力帶來的誤差。應(yīng)選用密度較大的擺球和質(zhì)量很小的夾子，且應(yīng)盡量減小擺線與針管間的摩擦。：擺球不是嚴(yán)格做圓周運(yùn)動(dòng)，存在徑向分速度帶來的誤差。應(yīng)該選用細(xì)而不易伸長的擺線，且注意保持整個(gè)裝置的穩(wěn)定。：由于操作不當(dāng)引起的誤差。如繩子拉力與測力計(jì)拉桿方向不在同一豎直線上，擺球不是從水平位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)等。三：課題的意義 該實(shí)驗(yàn)儀器易得，操作簡捷方便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象生動(dòng)直觀，能很快被學(xué)生理解和接受，且能通過自己動(dòng)手操作，增強(qiáng)感