实验十二 向心力研究

实验器材

朗威DISLab数据采集器、光电门传感器、力传感器、DISLab向心力实验器、计算机。

实验装置

如图12-1。

图12-1

图12-1 向心力研究实验装置

实验操作

1.将光电门传感器和力传感器固定在朗威DISLab向心力实验器上,光电门传感器接入数据采集器第一通道,力传感器接入第二通道。

2.点击教材专用软件主界面上的实验条目“向心力研究”,打开该软件。

3.将挡光杆的直径(挡光宽度)、挡光杆到旋臂轴心的距离、第一次实验时砝码的运动半径(砝码重心到旋臂轴心的距离)和砝码质量输入表格相应位置。

4.点击“开始记录”,保持旋臂静止不动,对传感器进行软件“调零”。拨动旋臂使之做圆周运动,挡光杆每次通过光电门传感器,系统自动记录下砝码的向心力值F并计算出此时的角速度ω。随着旋臂转速逐渐减慢,软件窗口上方的坐标系内将显示自右上方至左下方分布的一组F-ω数据点。

5.点击“停止记录”,对数据点进行分析。分别点击“一次拟合”、“二次拟合”,得出两条拟合图线(图12-2)。观察可见,二次拟合图线与数据点的分布非常接近,可推断F-ω之间是二次方关系。点击“F-ω2图像”,对数据点进行“一次拟合”,得到拟合曲线(图12-3),观察曲线后可推断F-ω2之间是正比例关系。

图12-2

图12-2 研究向心力与角速度(F-ω)的关系

图12-3

图12-3 研究向心力与角速度平方(F-ω2)的关系

6.保持砝码的质量不变,改变其运动半径,重复实验,得出几组F-ω数据点(图12-4)。对曲线进行“选择F值”,点击“F-r图像”得到拟合曲线(图12-5)。观察曲线后可推断F-r之间是正比例关系。

图12-4

图12-4 选择F值

图12-5

图12-5 研究向心力与半径(F-r2)之间的关系

7.保持砝码的运动半径不变,改变其质量,重复实验,得出几组F-ω数据点(图12-6)。对曲线进行“选择F值”,点击“F-m图像”得到拟合曲线(图12-7)。观察曲线后可推断F-m之间是正比例关系。

图12-6

图12-6 选择F值

图12-7

图12-7 研究向心力与质量(F-m)之间的关系

8.根据实验结果,分析向心力F与角速度ω和质量m的关系。

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发布时间:2012/3/27 11:42:31  阅读次数:8197

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