为验证向心力公式,某实验探究小组设计眼睛了如图所示的实验装置,在贴近刻度尺的下边缘处钻一个小孔O,细绳上端固定于O点,下端挂着一质量为m的钢球,O点到钢球长度为L,钢球半径远小于L,当地重力加速度为g,实验方案如下:将直尺固定在水平桌面上,使钢球在水平面内绕圆心
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做匀速圆周运动,待钢球的运动稳定后:
⑴从直尺上方,保持视线与直尺往下看,视线与钢球运动圆周边缘相切时,记录视线与刻度尺交点A,测量
之间距离即可估测圆周运动的半径r;
⑵利用秒表测得钢球运动一周的时间即为圆周运动周期T,可利用公式
计算钢球运动时需要的向心力大小;
⑶对于步骤(2)测量钢球周期T,为减小误差,可进行如下改进:;
⑷对钢球进行受力分析,可估算钢球受到的合力
(用L,r,m,g表示);
⑸若向心力
与合力
在误差范围内相等,便粗略验证了向心力公式的正确性。