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（B型），学生天平（J0104型），测力计（J2104型），游标卡尺，刻度尺。

B型向心力实验器的构造如图2．24－1所示。

【实验方法】

1．检查和调整仪器。

　把向心力实验器按图安装之后应做如下检查和调整：

（1）将弹簧与圆柱体分离，圆柱体在横杆上应能灵活滑动。

　　（2）检查横杆上的防脱螺母应该安全可靠，以防圆柱体或配重

在旋转时从横杆上飞出。

（3）用手捻动捻轴，转动轴的转动应灵活。

　　（4）半径指示板位于不同位置时，圆柱体的凸柱均应能刮碰到发声片，两个发声片发出的声音应

不同。

　　（5）转动横杆，让眼睛与横杆等高，分别从互相垂直的两个方向观察横杆，横杆应在水平面内转动。如果横杆转动时忽上忽下，则圆柱体在运动中受到的向心力就

不只是弹簧的弹力。

2．设定实验状态

　　（1）移动半径指示板，其两片发声片间的间隔至移动轴轴心的距离则是我们设定的转动半径。根据半径的大小移动配重，使横杆

转动时实验器能保持平稳。

　　（2）移动弹簧调节杆，设定使圆柱体在预定半径上做圆周运

动的向心力。

（3）用手捻动捻轴  ，转动轴的转动应灵活。

　　（4）半径指示板位于不同位置时，圆柱体的凸柱均应能刮碰到发声片，两个发声片发出的声音应

不同。

　　（5）转动横杆，让眼睛与横杆等高，分别从互相垂直的两个方向观察横杆，横杆应在水平面内转动。如果横杆转动时忽上忽下，则

圆柱体在运动中受到的向心力就

不只是弹簧的弹力。

2．设定实验状态

　　（1）移动半径指示板，其两片发声片间的间隔至移动轴轴心的距离则是我们设定的转动半径。根据半径的大小移动配重，使横杆

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向心力演示实验设计

作者：瞿如珍

来源：《发明与创新(学生版)》20xx年第08期

材 料：

透明有机塑料管(直径为50mm，长度1000mm左右)1根、颜色相同的乒乓球2个、转台1个、底座、皮带。

实验原理：

F=mV2／R因为当转台上的支架快速转动时，其中较重的物体受到的向心力也大，即内有铅丸的乒乓球受到的向心力比单位体积的液体受到的向心力大，因此，乒乓球就会向外端运动。

相反，当转速不变时，空心乒乓球受到的向心力比单位体积液体所受到的向心力要小，因此该乒乓球向旋转中心运动。

注意事项：

(1)保证透明有机长塑料管在灌水后严格密封。

(2)保证透明有机长塑料管内部只有两个乒乓球，而不能有空气泡。

实验步骤：

(1)将其中1个乒乓球内放上铅丸，另一只仍是空心。

(2)将两个乒乓球分别放入装满水的透明有机长塑料管，并密封好。

(3)在底座安装好转台，并把透明有机长塑料管固定在转台上。

(4)旋转转台，就可以看到两个乒乓球向里外不同的方向移动。

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“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式” 的实验探究

甘肃省兰州市第一中学 陈全海（联系电话：189xxxxxxxx）叶文玉 邮编 730000

人教版高中《物理》必修2第23页“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的实验叙述

如下：细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上。将画着几个同心圆的白纸置于水

平桌面上，使钢球静止时正好位于圆心。用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆周运动，

随即手与钢球分离。测得向心力F=mv2/r和合力F′=mgtgθ，比较F和F′，得出实验结论。

这个实验的构思、原理、方法看似很完美，也很简单，但真正做了以后发现此实验存在

不少困难。

（1）‘设法’使它沿纸上的某个圆运动，在具体操作中很难做到，且受空气阻力作用半

径越转越小。

（2）小球有一定的体积，究竟在何圆周上运动，半径r也难确定，且测量误差大，同

时竖直高度h的测量误差也大；

（3）θ角不能很大，否则r和h误差更大，没有验证的普遍性；

（4）此实验定性为‘粗略’验证，但若两力相差较大， 此实验就会适得其反。 为了做到匀速圆周运动，提高实验可信度，达到实验之目的，笔者进行了一系列的尝试和

改进。

一、实验原理分析：

当物体做匀速圆周运动时，合力正好提供物体所需向心力，即F合＝Fn，反映了一对

“供”、“需”的统一，mgtanθ是物体所受外力的合力，为“供”，mrω2是物体以半径为r、

角速度为ω做圆周运动所需要的向心力，是“需”。当“供”、“需”平衡（相等）时，物体

就做匀速圆周运动；当“供”、“需”不平衡时，物体原来的匀速圆周运动状态就会被破坏。

本实验即通过“供”、“需”双方分别测算钢球做圆周运动的向心力，比较它们的大小，从而

验证向心力的表达式。

二、尝试和改进

1. 实验时，我们其实并不需要测量钢球的质量。这是因为在钢球向心力的两个表达式

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徐浩泽

我们组做的综合实验相对较为简单，总体来看，就是把第一个基本实验的电路中加入了一个电机组，反馈信号由buck电路的输出改为了三相同步发电机的输出。 但是实际操作过程中，还是比基本实验要复杂很多的。

首先，由于过了一个学期，没有之前做实验的时对电路那么熟悉了，需要重新翻课本、指导书。

其次，反馈信号不如以前直观了。我们的方法是将三相同步发电机的输出经过整流滤波，变成直流信号，经过等比例变换再接到芯片的电压反馈输入端。

但是这样的方法还是存在一些问题的。最基本的就是反馈的直流信号与电机实际转速的比例不是很好确定，而且电机的极对数也无法直接看出来。

我们想的办法是先在固定负载的情况下看发电机输出电压的幅值和频率的关系，并得到所设定的转速对应的电压幅值。因为电压频率和转速是完全对应的。

数发电机极对数我们采用了最简单的办法，用手拨动电机转圈，然后数输出电压的峰值个数。为了更精确，我们一次让电机转了5圈，然后数出电压峰值由30个，由此得到极对数为6。

另一方面问题是这种反馈方式反馈给芯片的直流电压会带有一定的纹波，即在电机转速稳定的时候，纹波经过差分放大，也会使PWM波形的占空比有较大变化，这就有可能引起系统的震荡。

还有就是，这个实验中我们没有考虑系统的频率响应特性，因此无法确定系统是否是稳定的，如果系统并不稳定，那试验中电机转速的波动就可以解释了。

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1.误差的分类

（p.s.测量结果都存在误差，误差不可避免）

2.测量的不确定度

3.有效数字

4.物理实验数据处理的基本方法 实验记录方法 （列表法、作图法、最小二乘法、逐差法

在实验操作完成后,应认真地处理实验数据.实验数据是对实验定量分析的依据,是探索,验证物理规律的第一手资料.在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直

接影响偶然误差的大小.

一般在记录原始数据的时候用列表法，在处理数据的时候有时为了直观会用到作图法，另外两种方法并不是很常用。

在实验中我们还用到了很多原来没有接触过的仪器，如：万用电表、示波器等等，我们知道在使用仪器前一定要调整仪器的初态使之处于安全位置，还要对零位作调整如果没有归零的话应使其归零，在做某些实验如：薄透镜焦距的测定（需使用分光计）需要将仪器调整至水平则还需要做这方面的调整，还需要在转动机械摇杆时注意避免空程误差……

5.严格控制实验条件，在物理实验中,影响物理实验现象的因素很多

6.对仪器造成损坏的各种失误操作 实验的各项原则 开关仪器时，容易产生很大的冲击电流，容易损坏仪器啊

7.数据处理 数据表格,将数据随便的记录在一张纸上,结果发现整理

数据时会出现很多混乱和错误,尤其是数据比较多的时候,比如在做 xx实验时,由于实验前未提前设计好表格,数据记录得很随便,很乱,

处理时很困难.

8.实验注意事项

课堂操作需要我们严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全,比如象高压电源的输出端钮应该远离操作者.

经常需要操纵或调节的器件,应该放在便于操纵的位置上.一些电学实验仪器部件较多,首先要把这些仪器部件一一放在合适的位置上,然后再连线.实验过程中要严格按照实验仪器的

操作要求来操作,所有仪器要调整到正确的位置和稳定的状态,在安装和调整仪器时还不能使用书本这些本身就不稳定的物品做垫块,否则容易造成测量数据的分散性,影响实验质量,

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土 力 学 地 基 基 础 实 验 总 结

土力学地基基础实验是课程教学的一个重要组成部分。参与实验的是05级建筑工程技术专业两个班的学生，其中一班34人，二班35人。根据实验室设备情况，将每个班分成四批次，每批学生8~9人，每一批次又分成4个小组，每小组2人协调配合操作共同完成实验。

本学期土力学实验出勤情况总体很好，能够按照实验课程时间的安排和实验大纲的要求进行实验。学生对实验的积极性比较高，对动手操作的实验课程比较感兴趣，能积极主动的参与到实验操作中来。甚至平时学习不太努力，学习成绩比较差的同学也能积极主动参加实验。

在刚开始的几个实验中，能明显看的出来学生动手能力不强。经了解很多同学在中学阶段很少参与亲自动手的实验，甚至有些学生在上大学前学习的时候实验课程就是看老师进行实验演示，从来没有参加过这样的动手实验，这也许是学生动手能力不太强的一个原因。在前几个实验中，明显感觉到学生操作动作比较生硬，动作过于谨慎，刚开始的实验虽然安排的是密度、含水量这些比较简单的实验，但实验过程还不够连贯，实验数据准确度不够。经过实验指导教师的鼓励、指导和演示，这一现象很快就有了较大变化，后面实验如压缩实验，剪切实验虽然复杂很多，但学生的操作明显比前面的实验要好。这基本达到我们本实验课程在一定程度上提高学生动手操作能力的目的。

通过实验后的抽问的情况来看，学生对土力学的基本概念有了更深的了解。同时也增加了学生对土力学基本理论学习的兴趣，反过来发现学生在学理论课时原来只是走马观花或死记硬背的概念和理论，他们能够自觉深入去理解。这也达到我们通过实验加深理论知识的学习的目的。

通过实验还发现实验课程能增进师生交流的作用，由于实验每一批次学生人数比较少，提供了教师与学生面对面交流的更多机会，老师对学生有了更多的了解，学生和老师也建立了更密切的关系。在实验过程中充分发现学生的优点和进步，通过表扬和鼓励，在获得学生好感的同时，学生实验不但能更好地遵守纪律，不但实验进行的更加顺利，实验气氛也比较好。教师也更大一步获得学生的信任，师生之间也有了感情交流。通过实验发现学生在课余时间和老师见面时打招呼时明显热情多了，在密切了师生关系的同时，更进一步提高了学生对课程学习的兴趣。

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数字电子技术实验总结心得

数字电子技术是一门理论与实践密切相关的学科，如果光靠理论，我们就会学的头疼，如果借助实验，效果就不一样了，特别是数字电子技术实验，能让我们自己去验证一下书上的理论，自己去设计，这有利于培养我们的实际设计能力和动手能力。

通过数字电子技术实验, 我们不仅仅是做了几个实验,不仅要学会实验技术,更应当掌握实验方法，即用实验检验理论的方法,寻求物理量之间相互关系的方法,寻求最佳方案的方法等等，掌握这些方法比做了几个实验更为重要。

在数字电子技术实验中，我们可以根据所给的实验仪器、实验原理和一些条件要求,设计实验方案、实验步骤,画出实验电路图,然后进行测量,得出结果。

在数字电子技术实验的过程中，我们也遇到了各种各样的问题，针对出现的问题我们会采取相应的措施去解决，比如：

1、线路不通——运用逻辑笔去检查导线是否可用；

2、芯片损坏——运用芯片检测仪器检测芯片是否正常可用以及它的类型；

3、在一些实验中会使用到示波器，这就要求我们能够正确、熟悉地使用示波器，通过学习我们学会了如何调节仪器使波形便于观察，如何在示波器上读出相关参数，如在最后的考试实验《555时基电路及其应用》中，我们能够读出多谐振荡器的Tpl、Tph和单稳态触发器的暂态时间Tw，还有有时是因为接入线的问题，此时可以通过换用原装线来解决。

同时，我们也得到了不少经验教训：

1、当实验过程中若遇到问题，不要盲目的把导线全部拆掉，然后又重新连接一遍，这样不但浪费时间，而且也无法达到锻炼我们动手动脑能力的目的。

此时，我们应该静下心来，冷静地分析问题的所在，有可能存在哪一环节，比如实验原理不正确，或是实验电路需要修正等等，只有这样我们的能力才能有所提高。

2、在实验过程中，要学会分工协作，不能一味的自己动手或是自己一点也不参与其中。

3、在实验过程中，要互相学习，学习优秀同学的方法和长处，同时也要学会虚心向指导老师请教，当然这要建立在自己独立思考过的基础上。

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