用传感器探究影响向心力大小因素的实验装置研究

实验探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系是高中物理的一个重要实验。针对传统实验装置存在的不足,新设计的实验装置利用PASCO力传感器测向心力的大小,用调速电机来改变金属小球作圆周运动的角速度,并用霍尔传感器测量电机的转速,金属小球的质量和小球的旋转半径则定量改变。新的实验装置能定量地探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系,实验结果精确度高,演示效果明显,方便师生使用和操作,值得推广。     

用传感器探究影响向心力大小的因素

针对传统探究向心力 F大小与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验存在的不足,重新设计了实验装置,该实验装置利用PASCO力传感器测向心力的大小,用调速电机来改变金属小球作圆周运动的角速度,并用霍尔传感器测量电机的转速,而金属小球的质量和小球的旋转半径则可以定量改变,由此可定量探究向心力的大小 F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。     

向心力大小实验的设计

向心力大小演示实验是高中物理教学中一个很重要的演示实验.在人教版物理教材中,采用圆锥摆粗略验证向心力表达式,该实验是利用铁架台、小球、细线、秒表、天平、刻度尺等器材完成的.实验时,小球在水平面内做匀速圆周运动,用刻度尺测量出小球做圆周运动的半径r和小球距悬点的竖直高度h,利用天平、秒表分别测量出小球的质量m和运动n圈的时间t,得出指向圆心的合力为     

生活化的向心力演示教具

利用小型风扇设计并制作了低成本的向心力演示教具,该装置使得教学用具更加生活化,并具有原理简单、操作简易、定量探究、现象明显等优点.在“探究影响向心力大小因素”的实验中使用,有利于加深学生对向心力的理解.     

电动向心力公式验证演示仪的改进

对向心力公式验证演示仪进行了改进,改进后的演示仪参照教材上验证向心力的实验方法,改用电机驱动使一质量已知的金属小球在细线带动下沿一水平面作匀速圆周运动,实验时通过更换不同材质的小球改变质量,通过调节细绳的长度或电机转速改变小球旋转半径,通过调节电机工作电压改变小球旋转角速度,利用控制变量法测出F与m、ω、R的对应关系,最后通过实验数据分析推导得出向心力公式F=mω~2R。改进后的实验装置操作方便,测量精度高,值得推广。     

电动离心力定量分析演示仪

针对已有离心力演示仪存在的不足,新设计的电动离心力定量分析仪是让电机带动金属小球在水平面上的有机玻璃管内匀速旋转,在离心力作用下金属小球推动推板向外移动并压缩弹簧,通过测量弹簧的压缩量就可测出离心力的大小,将不可见的离心力转化为可见的弹簧压缩量,实验现象直观。借助该仪器能定量探究离心力公式F_离=mω~2R中的各个物理量对离心力大小的影响,通过分析实验数据可归纳得出离心力公式的数学表达式。     

“实验”开路 进行概念教学

本文以“自由落体运动”概念教学为例,介绍这种教学方法: 教学开始,教师出示如图所示的实验装置,运用演示、观察、联想等方法,创设问题情境,激发学生学习兴趣. 教师提问:1 小球共受几个力,处于什么状态? 2 用剪刀剪断细线后,小球受什么力,从什么状态开始沿什么方向运动?(教师演示,指出这是一种常见的运动现象)     

电动向心力定量分析演示仪

针对传统向心力实验仪存在的不足,设计了电动向心力定量分析演示仪.该演示仪通过空心轴电机带动2个小金属球同时做匀速圆周运动,进而探究向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的定量关系.2个小球的质量m、角速度ω和半径r在实验的过程中均同时改变,测得的力为向心力的2倍.该设计使仪器运转更加平稳,测量的数据更精确,操作更方便.     

关于向心力与离心力的分析

关于向心力与离心力的分析邢江勇（南京交通学校２１００３２）匀速圆周运动是曲线运动中一种常见的运动，作匀速圆周运动的物体始终受到向心力的作用．向心力的概念是圆周运动教学中的重点和难点，多年的教学经验表明，学生总把向心力误认为是独立于重力、弹力、摩擦力等...     

向心力的演示

高一“向心力”一节教材里,没有介绍演示实验,而学生对于向心力的概念理解起来也确有一定的困难。为了测量向心力,帮助学生更好地掌握概念,我们采用了苏联“物理教学”1962年第一期上所介绍的装置(如图1)进行演示,效果较好。现把它介绍出来,供大家参考。 1是由细黄铜管弯成的直角弯管,它跟轴2銲在一起;銲时一定要使弯管竖直部分的中心线与轴的中心线相重合。轴2插在手摇转台     

惯性系中不宜讲离心力

在一些教科书中讲圆周运动时，讲完向心力就爱讲离心力，似乎不讲离心力知识体系就不完整．比如目前体育院校广泛使用的高等学校教材《运动生物力学》（第二版）216页中就有这样一段话：“向心力的反作用力为离心力，它们是一对作用力和反作用力，两者大小相等，方向相反，但分别作用在两个不同的物体上．”这一说法值得商榷．这里所说的离心力究竟是什么？是向心力的反作用力吗？笔者认为在惯性系中不宜讲离心力．     

对电动向心力定量分析演示仪的改进

针对现有"向心力演示仪"实验的不足,对电动向心力定量分析演示仪进行改进,新仪器保留了电动向心力演示仪的部分元件,改进了转动半径测量和向心力测量装置.通过改变电动机转速、圆周运动半径、金属球质量等参量,该装置可定性演示向心力和定量研究向心力表达式.     

自制低成本涡流演示球

利用泡沫塑料和铝箔纸制成能产生涡流的小球,并用细线悬挂,通过移动强磁铁让小球发生转动的现象判断涡流的产生,并通过不同电阻小球的转动快慢说明涡流与电阻的关系,即电阻越大,涡流越小．该演示装置取材简单,成本低廉,易于制作,学生能够动手参与,可以培养学生的动手能力、创新能力,从而达到培养学生学科核心素养的目的．     

平抛运动演示装置的设计

介绍了演示平抛运动装置的设计方案,通过减小小球的速度,直观地演示平抛运动的规律.     

共振演示实验的纰缪与装置的改进

针对高中物理教科书中共振现象的演示实验装置存在着纰缪,在大学物理实验弹簧振子的受迫振动仪的基础上改进了共振实验演示装置。装置由T形支架下的弹簧和小球组成振动系统,通过比较浸没在水中的小球的固有周期和转动圆盘出现最大振幅时的周期,进而得到二者频率的关系,即共振产生的条件.     

演示RLC阻尼振荡简易装置

在讲述电容器充放电规律时,特别对于因电容器的充放电作用而产生的电振荡过程,就必须结合演示进行教学.我们制作了一种演示的简易装置,不用方波发生器和220V市电,用普通的旧继电器改装成机械自动开关来代替方波发生器,继电器和充电都使用同一干电池(3V)作电源。经过几年教学实践,它具有工作可靠,使用方便和显示效果好等优点.一、演示装置 演示装置的组成:如图一所示是演示装置的示意图.它由演示实验板、SB型示波器、干电池盒(3V)和开关K组成.L是一般电子管收音机用扼流圈(约1H左右,选有抽头的最好,这可以改变L的大小)或晶体管收音机用输…     

DlSlab实验系统在师范生技能训练中的应用

数字化信息系统实验室( Digital Information System Laboratory)(简称DISLab)的引入可以简化物理实验的操作、加快数据采集与处理的速度并提高精度,因此,将DISLab用于课堂演示和微课制作,可以使抽象的理论更加形象化、实验过程动态化,更易于学生对知识的理解和接受。本文以向心力研究实验为例,说明了通过DISLab实验的微课的设计和录制,可以训练物理师范生从学生视角出发,设计教学内容和教学思想、引导学生跟随实验过程进行思考,提高物理师范生的教学技能。     

三极管放大作用的演示

高三学生对三极管的放大作用原理感到很抽象。我利用中学现有的器材作了如下的两个演示实验,效果较好。一、用图1所示的装置演示三极管的板流随板压和栅压的变化情况。图1中的三极管是6H2双三极管的一半,毫安表可用南京教学仪器厂出品的大型演示电流计(量程2毫安),伏特计V_1和V_2的量程分别为200伏和2伏(或在演示电流计上串入适当的电阻而成)。电源是用北京教学仪器厂出品的输出直流高压为200伏的电源装置(或用B电池),板极电路和栅极电路里用作分压器的是高阻值和中阻值的变阻器R_1,R_2,R_1至少应使用25千欧,5瓦的滑动变阻器或电位器,否则,要高度发热,甚至于烧毁。     

演示流体压强与流速关系的实验装置

利用有机玻璃管、吸管、泡沫球等简易材料自制了演示流体压强与流速关系的实验装置。该装置有效地解决了小球随意滚动、吹气方向不固定等问题。实验用泡沫球代替乒乓球,并将其放置在玻璃管中放置,使实验过程不受外界空气影响,且较轻的泡沫球更易运动,实验效果更明显。利用该原理还自制了模拟非洲草原犬鼠洞穴的演示装置,有趣且直观地演示了犬鼠洞穴中的气体流向。     

"舞动的小球"演示实验设计

气顶球的演示实验已经作为一个经典的流体力学的实验，倍受教师和学生的喜爱．但目前的教学演示基本是采用一个气源依次顶起不同的球，球升起的高度与球的大小的关系对比不明显．笔者设计了一个“舞动的小球”演示实验，利用粗细不同的气筒和大小不一的球，再添加上舞台和幕布，使气顶球实验变得生动有趣，而且对比鲜明，讲解流体力学内容更贴切和具体。