国外实验介绍——向心力与离心运动

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1、国外实验介绍——向心力与离心运动国外实验介绍——向心力与离心运动国外实验介绍——向心力与离心运动使物体做曲线运动时所需的指向曲率中心的力叫向心力，其作用是产生法向加速度，以改变速度的方向。因此，即使是匀速率圆周运动的向心力也是一个变力。向心力的方向总指向曲率中心，其大小为物体质量m与它在某点时的速率平方的积除以该点的曲率半径：F=mv2/r。对匀速率圆周运动，它的大小是不变的。向心力是客观所受各力为维持物体做曲线运动而形成的合力，或合力的一个分力。对匀速率圆周运动，合外力即向心力；对非匀速圆周运动，向

2、心力仅是合外力的一个分力，另一个分力将用来产生物体的切向加速度。向心力减弱或消失，物体将做远离原曲率中心的运动，即离心运动。离心运动不是由于物体受到离心力，而是由于惯性。它表现为做一段曲率半径更大的曲线运动，或沿曲线的切线飞出。除非在向心力是由单一物体提供的情况下，讨论离心力是没有意义的。因为离心力是向心力的反作用力，当向心力由多个物体提供的作用力合成时，它将分别作用在不同的物体上，从而不能再合成为一个与向心力大小相等、方向相反的力了。通常所说的惯性离心力，则是非惯性系的一个与此不同的概念。粘住的硬币

3、【实验目的】观察硬币在衣架旋转中不脱离衣架钩端点的现象。【实验内容与现象】如图所示，取一个金属丝做成的衣架，用力拉它最长的直边的中间，直至把它拉成一个又长又窄的形状，如图所示。让衣架被你拉伸而弯折的地方挂在你的右手食指上，并放一个硬币在衣架的弯头上。开始摆动衣架，首先左右来回摆动，然后做环状运动。做到这一点需要练习，当你能很熟练地让衣架绕你食指在竖直面内旋转时，硬币将不掉下来。当要结束旋转时，要用另一只手准备接住硬币。匀速率圆周运动的向心力、频率和半径【实验目的】研究匀速率圆周运动的频率与向心力和半径

4、的关系。【实验内容】选内径为1厘米左右的玻璃管，截取15厘米长一段。在本生灯焰上将管口烧至圆滑，在管外缠两层塑料胶带，以防止握在手中打滑。取一根米长的尼龙钓鱼丝，一端系住一个被钻有双孔的橡胶塞；另一端穿过玻璃管，然后吊上6个1厘米外径的铁垫圈或两个M10的螺母，最后再在尾端打一死结。用一枚曲别针穿过死结，作为防止垫圈滑脱的阻挡物。调节尼龙丝，使橡胶塞距玻璃管顶口的线长为1米。握住玻璃管，并在头上方尽量使橡胶塞在一个水平面内做匀速率圆周运动。此时垫圈或螺母的重力导致了橡胶塞圆周运动的向心力。为了检查转动

5、是否平稳，可用一个鳄鱼导线夹夹在玻璃管下口外的线上。练习几次取得经验后开始实验。记录最初垫圈的个数和使橡胶塞保持匀速转动时的转动频率。调节水平部分的线长，使旋转半径先增加倍，然后再减少倍，分别数出使橡胶塞仍能做匀速转动的频率。看频率的增减与旋转半径的变化相同还是相反？是否成比例？取下曲别针，先后增加垫圈的数量至最初的倍和2倍，保持初态的半径，分别数出橡胶塞匀速转动的频率，看向心力改变如何影响转动的频率。液体的旋转【实验目的】观察液体的圆周运动及有关的现象。【实验内容与现象】找一个小玻璃鱼缸，用长～2米

6、的细绳吊起来，将绳子吊在一个不锈钢的勺把上，如图所示。倒入不到1/3缸的水，并放入几根喝剩的茶叶和一点红墨水，晃匀。用手扶着缸，将勺子在水平面内旋转使绳子绞合为一股。放开手，观察在缸转动时，缸内水的旋转状况：水沿缸壁的上升、漩涡的形成、茶叶的运动等等。待水完全静止后重复一次实验，这次观察的重点是缸才开始旋转和缸才停止转动的时候，缸内水的运动状况。再重复一次实验，在鱼缸转得最快的时候，用双手刹住缸的转动，观察此时水的运动。甩干机如何工作【实验目的】观察甩干机如何工作；了解离心运动。【实验内容、现象与解释

7、】选择一个空容器，例如金属罐头盒，也可以将可口可乐塑料瓶子拦腰截成两截，使用带底的那一半。先用钉子把容器的四周打上许多孔，再在容器靠上沿的部分等距地钻三个孔，以便用软线或皮筋把容器提起来，如图所示。实验时，把湿布放到容器里，并且使整个容器处于质量分布均衡的状态。慢慢地将容器向一个方向转动，使悬线逐渐扭转在一起。突然松手，容器就会迅速旋转，同时发现有水从容器中被甩了出来。这个实验表现了离心运动。当容器快速旋转时，湿布上的水滴与布的附着力小于水滴做圆周运动所需要的向心力。于是，水滴离开布做离心运动而被甩了

8、出来。家庭用的洗衣机上的甩干机，就是依据这一原理制作的。实验时，还应注意观察容器转动的速度与甩出水的多少之间有什么关系。为了加强实验的观察效果，可以使放入容器的布含有较多的水。同时，为了防止当容器旋转时甩出的水弄湿衣服或周围的环境，操作时可以在旋转的容器下面再放上一个较大的容器，以接住甩出来的水。