研究向心力与质量m、转动半径r和角速度ω的关系

    使物体做圆周运动的力叫做向心力，向心力的大小与物体的质量、角速度的平方、半径成正比，即F=mω^2r。

    本实验中以能在金属杆上滑动的转子为研究对象。跨过滑轮连接转子和力传感器的拉线使力传感器测出向心力；光电门用来测量转子的转动角速度。

实验器材：数据采集器、计算机、光电门传感器、力传感器、向心力实验仪（4个档光杆都装上）等。

实验装置图：

实验过程与数据分析：

1、将光电门传感器和力传感器分别接入数据采集器；连接数据采集器和PC计算机。（注意光门传感器要接二个门）。

2、按实验装置图（图1）把两个传感器固定在向心力实验器上，注意保持拉线的竖直。

3、使用单机运行平台软件做此实验，★ 请进行“GQY实验必备操作”★，打开向心力的研究专用模板。

4、调整力传感器的高度，使转子离轴心约0.12m处；并把平衡块固定在金属杆另一边相应

的位置。将实验器调节为水平，在空置的情况下对力传感器调零（轻按力传感器上的置

零键）。

5、在实时数据页面上的相应的输入框输入转子的质量(转子自身质量25g，配重砝码有二种，25g和50g) 和转动半径。

6、转动实验器的金属杆，点击“开始实验”，系统软件将记录下F、t 数据，当金

属杆停止转动，点击结束实验。

7、点击“F-ω”页，观察F-ω数据点在坐标系内的分布图（图2） ；可见：数据点的分布具有抛物线特征。参照产品使用说明书第四部分：单机运行平台操作说明——拟合方式2——（1）拟合，进行“二次多项式”拟合，发现数据点与拟合线基本重合，验证了猜想，说明F 与ω之间存在二次函数关系。

8、点击“F-ω^2”页，观察F-ω^2数据点在坐标系内的分布图（图3）；参照产品使用说明书第四部分：单机运行平台操作说明——拟合方式2——拟合，进行“线性拟合”，拟合图线为过原点的直线，证明了向心力与角速度之间确实是二次方关系。

9、在转子上加减砝码，改变转子质量，重复步骤3-7。对照几次实验数据（图4），研究向心力与质量的关系。

10、调整转子上的半径改变装置，改变转动半径，重复步骤3-7。对照几次实验数据，研究向心力与半径的关系。

11、在“F-ω2”或“F-ω”页面中，选取同样的范围(这个范围的最右端都要有数据)，进行数据整理，将做的几组实验数据都整理完之后再点击退出。

12、在实验结果分析页面内，对几次实验进行直线拟合，可以得到：

在r、ω保持不变时，向心力与质量成正比；在m、ω保持不变时，向心力与半径成正比。