第五章 匀速圆周运动参考资料

1．研究匀速圆周运动的向心力、频率和半径的关系

选一根圆珠笔杆，取一根2.5m长的尼龙钓鱼丝，一端系一个橡皮塞（或小沙袋）；另一端穿过圆珠笔杆，然后吊上6个1cm外径的铁垫圈或两个M10的螺母，最后再在尾端打一死结，用一枚曲别针穿过死结，作为防止垫圈滑脱的阻挡物，如图5-1所示。调节尼龙丝，使橡皮塞距圆珠笔杆的顶口（笔尖部）的线长为1m，握住圆珠笔杆，并在头的上方尽量使橡皮塞在一个水平面内做匀速圆周运动。此时垫圈或螺母的重力提供了橡皮塞做圆周运动的向心力，为了检查转动是否平稳，可用一个鳄鱼夹夹在圆珠笔杆下口的线上，如图示。记录垫圈的个数和使橡皮塞保持匀速转动的频率，调节水平部分线的长度，使旋转半径先增加$\frac{1}{2}$倍，然后再减小$\frac{1}{2}$倍，分别数出使橡胶塞仍能做匀速转动的频率。看频率的增减与旋转半径的变化相同还是相反？是否成正比？取下曲别针，先后增加垫圈的数量至最初的1.5倍和2倍（这相当于增大了向心力），保持初态的半径1m，分别数出橡皮塞匀速转动的频率，看向心力如何影响转动的频率。本实验中垫圈可以改用弹簧秤读数。

2．凸形桥、凹形桥的压力实验

用3mm的粗铁丝做成如图所示的凹形桥和凸形桥，两个桥的宽度由所用的钢球直径而定，约为2～3cm，小于钢球直径，钢球直径选择在3～4cm、质量在200g左右。

将弹簧台秤（测力计）的玻璃卸下，再卸下指针。把薄铁片剪成指针的形状，侧面留出一小块铁皮C，如图中2所示，向上弯折与指针垂直，作为记忆指针，记忆指针的轴孔略大于原指针1。将记忆指针安装在原指针的下面。

实验时先将凸形桥B用夹子固定在台秤上，再将钢球放在台秤上，记下示数，将记忆指针推回指针1的位置。将凹形桥A安装在铁架台上，并使出口弧线与凸形桥B的入口弧线相切，留2～3mm的间隙，钢球从A的某处释放，并能从凸形桥B上通过。当钢球从凸形桥B通过后，可以看到记忆指针的位置小于钢球静止放在台秤上的示数。改变钢球在凸形桥上的高度，台秤失重的示数也会改变。将凹形桥固定在台秤上，让钢球从某处开始滚下，可以看出记忆指针的位置所指示的示数大于钢球静止时的示数。改变钢球的高度，超重的数值也会改变。

3．自制“棉花糖”

取一只易拉罐，用剪刀截去中段。在下段小盒的筒壁靠近底部处打一些小孔。将易拉罐上段的柱面剪开，做成一只盖子，罩在下段小盒上，并用三只螺钉、螺母将盒盖和小盒固定起来。将盒盖装在玩具电动机的转轴上，下方放一只酒精灯，如图5-3，在盒内加入一些白砂糖。经过加热后，砂糖熔化成糖汁。再接通电动机电源，使小盒旋转，糖汁就做离心运动，从筒壁的小孔飞散出来，经冷却凝固，变成纤细雪白的“棉花糖”。

（引自人民教育出版社《物理必修2•教师教学用书》，2005版）

发布时间：2014/1/3 上午7:53:12  阅读次数：1733