* 十三、验证向心力公式

在这个实验里，利用图实-20 所示的装置来验证向心力公式。

实验仪器由竖直的转动轴、横杆、配重、圆柱体、弹簧和半径指示器组成。当轴匀速转动时，固定在轴上的弹簧拉住圆柱体，使它随转轴做匀速圆周运动。圆柱体做匀速圆周运动的向心力是由弹簧提供的。半径指示器的金属片或塑料片中央有一个小缺口，在圆柱体以适当的半径做匀速圆周运动时，我们听不到圆柱体下面的小凸柱撞击金属片或塑料片的声音， 这时圆周运动的半径 r 就是缺口到转轴中心的距离。

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把仪器固定在桌边，称出圆柱体的质量 m．按选定的圆周半径 r 调好指示器缺口中心的位置。调好圆柱体与转轴间的距离，以保证转动时弹簧能正常伸长，并保持横杆两边平衡。用手指搓动转轴，使圆柱体转动起来。当圆柱体匀速无声地通过指示器缺口时开始计时。测量转动 20 周所用的时间，算出圆周运动的周期 T。反复测量三次，求出 T 的平均值。再利用ω

=2π/T，算出ω值。将测出的质量 m、圆周半径 r 以及所得到的角速度ω 的值代入公式 F=mr? 2 中，算出向心力 F。

调整横杆的方向，使圆柱体静止在指示器上方，用弹簧秤把它钩住并水平向外拉，使圆柱体下面的凸柱对正指示器缺口，这时弹簧秤的示数就等于圆柱体做圆周运动时弹簧对它的拉力的数值，也就是等于圆柱体受到的向心力的数值。

改变圆柱体的质量或改变它做圆周运动的半径，重做上述实验。把直接测得的弹簧拉力和计算出来的向心力加以比较，看看它们是否相等，以验证向心力公式。