向心力和转动惯量系列实验剖析.ppt

* 研究改变物体质量，改变物体作圆周运动旋转的半径，以及改变物体在圆周轨道上旋转时的向心力所带来的对作圆周运动物体的影响。 向心力实验附件(ME-8952)，转动平台(ME-8951)，夹钳滑轮，砝码和砝码挂钩，细绳，直流稳压电源，电子天平，转动驱动器(ME-8955)，光门传感器（ME-9204B），A型底座及支架杆，计算机500型接口，电脑。 设一长度为的 细绳，一端系一质量为 的物体，另一端固定，让其在光滑水平面上绕固定点作圆周运动，则作用在该物体上的绳的拉力即为向心力： 式中， 是圆周运动的速度， 是角速度( )。 测量转动一周的时间(周期) 。又 则向心力又可以表达为如下式子 实验A：改变半径，力和质量为常量。 实验B：改变力，半径和质量是常量。 实验C：改变悬挂物的质量，半径和力为恒定。 1.用科学工作室自带的表格读数功能，记录各实验内容所要记录的周期。 2. 计算滑轮所悬挂的砝码及砝码架的重力。 计算各实验所要求出的数据，填入相应的表格。 4. 在绘图纸上，标出数据对应点，绘出半径对应周期平方的直线和力相对周期平方倒数的直线。 5. 在直线上任取两点，求出相应的直线斜率。 6. 由斜率计算所要的实验数据F和m。 7. 计算相对误差。 1. 实验A中，每次测量都要先改变悬挂物与中央柱支架之间的绳长，再移动侧臂柱支架，找到平衡点，此时半径既是所需要的平衡半径，平衡时，桔红色指示器保持位置不动，不能调节。 2.实验B中，每次测量都要先改变悬挂物与中央柱支架之间的绳长，再填加或减少砝码，找到平衡点，平衡时，应调节中央柱支架指示器与桔红色指示器处于同一个位置。 3.实验C中，选择合适的半径和绳长，平衡后，后面只需要改变悬挂物的重量，其它不变。 4. 加电压前，一定把移去悬挂在滑轮上砝码和挂架。 实验A中，当半径提高时，周期是增加了还是 减小了？ 2．实验B中，转动物体的转动半径和质量恒定时，周期的增长会不会引起向心力的改变？ 3．实验C中，当转动物体的质量增加时，向心力是增加了还是减少了？ 4．分析每个实验的误差原因。 通过实验得到盘和环的转动惯量实验值，并验证这些值相对于计算出的理论值的差别。 灵敏滑轮，砝码和挂钩，转动惯量附件，线绳，圆盘和圆环，电子天平，灵敏滑轮光门，电脑。 理论上，环绕着它的质心的转动惯量为 又理论上，盘绕着它的质心的转动惯量为 盘绕其直径的转动惯量为 为了从实验上确定转动惯量，施加一个已知的力在物体 上，测量产生的角加速度。因为 ，所以 这里， 是角加速度，它等于 ， 绳子上挂着的物体产生得力矩，是整个装置转动的基础。力矩 表达式为 。 这里, 是绳子所绕的圆柱的半径， 是装置转动时绳子的张力。 对悬挂的物体应用牛顿第二定律 由得绳子张力为 因此知道物体的线加速度，就可得到力矩和角加速度，计算出圆盘和圆环的转动惯量。。 *