用A型向心力实验器验证向心力公式

【目的和要求】

　　通过实验了解做圆周运动的物体所需要的向心力F与其质量m、转动半径R和转动角速度ω的关系，对向心力公式F＝mω²R进行实验验证。

【仪器和器材】

　　向心力实验器（A型），学生天平（J0104型），测力计（J2104型），游标卡尺，停表。

　　A型向心力实验器的构造如图2．24－2所示。

【实验方法】

　　1．检查和调整

　　（1）用手拨动圆柱体，圆柱体垂直杆在横杆的销轴上（见图2．24－3）应能灵活摆动。检查垂直杆和横杆销轴间不应有明显的活动间隙。

　　（2）检查横杆上的销轴和防脱螺母应牢固可靠。防止转动时圆柱体或配重飞出。

　　（3）捻动转动轴，转动应灵活。

　　（4）边转动横杆边调整底座调平螺钉，使横杆在水平面内转动。

　　2．设定实验条件

　　（1）把半径指示针放在适当的位置上，使圆柱体和弹簧脱开，移动横杆。调整半径指示针使圆柱体的凸柱对准针尖，挂上弹簧。

　　（2）移动弹簧调节杆，设定向心力F。

　　3．测量转速

　　捻动转动轴并使圆柱体在经过半径指示针上方时凸柱连续对着半径指示针针尖。用停表测出圆柱体转n圈的时间t，即可用公式ω＝2πn/t计算出转动角速度。

　　4．用测力计测出向心力F。

　　5．用天平称出圆柱体的质量m。

　　6．用游标卡尺测出转动半径R。

　　7．把以上的数据记入表中并计算实验误差。

【注意事项】

　　设定实验条件时，应注意使圆柱体在设定的转动半径上转动时垂直杆成竖直状态。这是因为，圆柱体只有当垂直杆成竖直状态时重力在水平方向上的分力才为零。这时的弹簧力才等于圆柱的惯性力，这样才可以在圆柱体静止时，用测力计测出实验中保持圆柱体做圆周运动的向心力。