曹東

■ 1. 實(shí)驗(yàn)原理

圓錐擺運(yùn)動是一種常見的圓周運(yùn)動. 在研究圓周運(yùn)動時證明向心力的公式較為簡單. 如圖1所示圓錐擺運(yùn)動中擺球所受的合力提供向心力，因此有：

F合=mgtan θ=mg■=m■

要驗(yàn)證上式成立只需驗(yàn)證：

■=■

■ 2. 實(shí)驗(yàn)所需的器材

米尺一把，擺球一個，細(xì)線，縫衣針一個，秒表一個

■ 3. 裝置的制作及實(shí)驗(yàn)過程

（1） 將縫衣針固定在米尺的一端，使針與尺垂直.

（2） 將細(xì)線系好擺球，再將線頭穿過針頭細(xì)孔（或?qū)⒓?xì)線纏繞在縫衣針上），然后打結(jié)固定. 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖如圖2所示.

（3） 用手捏住尺，在貼住桌面的情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)尺身，帶動小球由靜止開始做圓錐擺運(yùn)動，動作不要太急，應(yīng)順勢使其幅度逐漸增加，一旦達(dá)到幅度適當(dāng)?shù)妮^理想的圓周運(yùn)動時，即用力壓住米尺，尺身不能搖晃，以確保圓周運(yùn)動穩(wěn)定.

（4） 事先確定需測圓周運(yùn)動半徑r的值，視線應(yīng)沿所需r值之刻度處豎直地向下看去，耐心等待擺幅逐漸自然減小. 在圓周運(yùn)動半徑還稍大于r之時開始計數(shù)和計時，用秒表記下錐擺運(yùn)動n周的時間t. 圓周運(yùn)動的周期T=■.

（5） 用刻度尺測量出圓錐擺的擺長l.

（6） 多次測量，將測量得到的r、T、l代入上式，如果左右基本相等，在誤差允許范圍內(nèi)就驗(yàn)證了向心力公式.