Question

在“用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)中，細(xì)線下面懸掛一個(gè)鋼球，細(xì)線上端固定在鐵架臺(tái)上．將畫著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平桌面上，使鋼球靜止時(shí)正好位于圓心．用手帶動(dòng)鋼球，設(shè)法使它沿紙上的某個(gè)圓做圓周運(yùn)動(dòng)（鋼球恰不觸及紙面）．
（1）在該實(shí)驗(yàn)中，利用公式Fn=m

v2

r

計(jì)算鋼球所受的向心力，可以用秒表測(cè)量鋼球運(yùn)動(dòng)

n圈

所用的時(shí)間t，通過(guò)紙上的圓測(cè)出鋼球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的

半徑r

，再用天平測(cè)出鋼球的質(zhì)量m．
即可利用公式計(jì)算出向心力．
（2）求小球受到的合力．結(jié)合上一問(wèn)的測(cè)量，只要再測(cè)出懸點(diǎn)與小球間的豎直高度h，分析計(jì)算合力F=

mgr

h

（用你所測(cè)物理量符號(hào)表示）．
（3）若F_n與F在誤差范圍相等，便粗略驗(yàn)證了向心力表達(dá)式正確性．

Answer 1

分析：利用公式Fn=m

v2

r

計(jì)算鋼球所受的向心力，而v=

2πr

T

，因此需有質(zhì)量、周期與半徑．質(zhì)量可通過(guò)天平稱出，而周期則是取小球轉(zhuǎn)動(dòng)N次的時(shí)間求得，對(duì)于半徑則可刻度尺測(cè)量出．

解答：解：（1）根據(jù)線速度公式v=

2πr

T

可知，要求解速度，可以用秒表測(cè)量鋼球運(yùn)動(dòng)n圈的時(shí)間t，求出周期T，用刻度尺量出半徑r；
（2）對(duì)小球受力分析如圖所示，則有：合力F=

mgr

h

故答案為：n圈；半徑r；

mgr

h

點(diǎn)評(píng)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)粗略驗(yàn)證向心力表示式，培養(yǎng)學(xué)生善于分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，同時(shí)運(yùn)用力的分解尋找向心力的來(lái)源．