一、概述
物体沿着圆周的运动是一种常见的运动。日常生活中，电风扇工作时叶片上的点、时钟的分针和时针上的点、田径场弯道上赛跑的运动员等，都在做圆周运动。科学研究中大到地球绕太阳的运动，小到电子绕原子核的运动，也常用圆周运动规律来探讨。
二、实验原理
1．做圆周运动的物体为什么不沿直线飞去而沿着一个圆周运动？那是因为它受到了力的作用。用手抡一个被绳系着的物体，它
能做圆周运动，是因为绳子的主力在拉着它。月球绕地球转动，是地球对月球的引力在“拉”着它。
做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，产生向心力加速度的原因一定是物体受到了指向圆心的合力。这个合力，这个合力叫做向心力。
把向心加速度的表达式代入牛顿第二定律，可得向心力的表达式:F＝mv2/r (1)
或者F=mrω^2 (2)
2、为了验证以上公式的正确性，我们采用如下方式：
细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定电机选转盘上。球下方为印有几个同心圆的刻度板。采用电机带动钢球做圆周运动。设小球质量为m，摆动时细线与竖直方向的夹角为θ，球的转动半径为r，悬点距刻度板竖直距离为h。
钢球在水平面内做匀速圆周运动时，受到重力mg和细线拉力Fr的作用，它们的合力为F,可以看出F=mgtanθ。而tanθ=r/h 所以向心力即为：F向=mgr/h (3)
三、仪器装置
底座、立柱、钢球（φ20）、悬线、电机、刻度板、刻度板支架、电源开关、横梁、适配器插座、速度调节旋钮
四、实验步骤
1、用天平测出小球的质量m
2、将实验装置放与水平桌面上，刻度盘调到*低。
3、接通DC9V电源适配器，打开开关，小球开始做圆周运动；
4、用秒表记录钢球运动若干圈的时间；
5、刻度板调高，使它刚好碰到钢球，记录此时钢球做圆周运动的半径；
6、将数据带入(1)式算出钢球所受的向心力；
7、通过式(3)式算出钢球所受的向心力；
8、比较两个方法得到的向心力，计算呢误差。
9、改变电机速度多做几组数值计算平均误差。
五、扩展与思考
还可以用什么方法测量钢球受到的向心力
六、注意事项与维护
1、使用时尽量放于平整的地方；
2、测量钢球距悬点的竖直高度时要以钢球的球心为准。
3、请使用本仪器配置的适配器，以防烧坏电机。
4、调节电位器时速度要慢。 |
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