Question

在“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”实验中，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做圆周运动（钢球恰不触及纸面）．
（1）在该实验中，利用公式Fn=m

v2

r

计算钢球所受的向心力，可以用秒表测量钢球运动

n圈

所用的时间t，通过纸上的圆测出钢球做匀速圆周运动的

半径r

，再用天平测出钢球的质量m．
即可利用公式计算出向心力．
（2）求小球受到的合力．结合上一问的测量，只要再测出悬点与小球间的竖直高度h，分析计算合力F=

mgr

h

（用你所测物理量符号表示）．
（3）若F_n与F在误差范围相等，便粗略验证了向心力表达式正确性．

Answer 1

分析：利用公式Fn=m

v2

r

计算钢球所受的向心力，而v=

2πr

T

，因此需有质量、周期与半径．质量可通过天平称出，而周期则是取小球转动N次的时间求得，对于半径则可刻度尺测量出．

解答：解：（1）根据线速度公式v=

2πr

T

可知，要求解速度，可以用秒表测量钢球运动n圈的时间t，求出周期T，用刻度尺量出半径r；
（2）对小球受力分析如图所示，则有：合力F=

mgr

h

故答案为：n圈；半径r；

mgr

h

点评：通过实验数据来粗略验证向心力表示式，培养学生善于分析问题与解决问题的能力，同时运用力的分解寻找向心力的来源．