本實驗基于熒光技術(shù)設(shè)計了一套采用質(zhì)點模型驗證科里奧利力的簡易裝置。實驗結(jié)果表明,該裝置可以清晰地演示科里奧利力,并能夠定量的進行驗證,誤差很小。在物理實驗教學方面,使對科氏力的研究不僅僅局限于理論證明,具有較高的教學價值。 

【文章來源】：大學物理實驗. 2019,32(04)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

裝置結(jié)構(gòu)圖

熒光紙上的熒光，相對于地面坐標系，光點做勻速直線運動，而相對于轉(zhuǎn)盤坐標系光點會受到非慣性力作用。非慣性力包括了離心力和科氏力。因此，在轉(zhuǎn)盤坐標系中，光點的運動軌跡會發(fā)生偏轉(zhuǎn)�？梢岳脽晒饧埳系臒晒獠蹲劫|(zhì)點在轉(zhuǎn)盤坐標系中的運動軌跡，再利用運動軌跡來驗證科氏力的大校實驗流程圖如圖2所示圖2實驗流程圖本實驗運用氣源(1)輸氣管(2)以及帶有刻度標尺的氣墊導軌能減小摩擦力對滑塊運動的影響。使用的光電門套件不僅搭建十分方便而且能夠準確測量滑塊的運動速度。運用激光發(fā)射器與熒光紙相配合，能夠準確的反應(yīng)科氏力對運動軌跡的影響，便于觀察與測量。根據(jù)力學規(guī)律［6-7］進行物體的受力分析及公式推導，受力分析圖如圖3所示圖3科里奧利力分析圖F?→k=2m(v?→1－v→?2)×?→ω(1)ax=－2v1ωsinθ－ω2rcosθ(2)ay=2v1ωcosθ－ω2rsinθ(3)x=?axdt(4)y=?aydt(5)其中Fk為科里奧利力，ω為圓盤的角速度，ax與ay分別為x軸和y軸方向的加速度，v1為質(zhì)點相對于地面的速度，v2為瞬時切向線速度。由該公式可以得出在一定激光器速度和轉(zhuǎn)盤角速度下的熒光紙上軌跡的理論位置(該實驗中任意選取了5點)，然后根據(jù)方格坐標中指示的軌跡線，來驗證科氏力的公式。此過程可以改變滑塊運動速度和轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度進行多次實驗驗證。2實驗數(shù)據(jù)及結(jié)論此次實驗以轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速ω=15rad/min、激光發(fā)射器即質(zhì)點速度v=66cm/s為例，根據(jù)自編程軟件設(shè)定滑塊速度和轉(zhuǎn)盤速度，計算五點的位置并標記在熒光紙上。如圖4所示:圖4v=66cm/s時熒光紙上的軌跡與受力分析圖建立相同的坐標

坐標系中，光點的運動軌跡會發(fā)生偏轉(zhuǎn)�？梢岳脽晒饧埳系臒晒獠蹲劫|(zhì)點在轉(zhuǎn)盤坐標系中的運動軌跡，再利用運動軌跡來驗證科氏力的大校實驗流程圖如圖2所示圖2實驗流程圖本實驗運用氣源(1)輸氣管(2)以及帶有刻度標尺的氣墊導軌能減小摩擦力對滑塊運動的影響。使用的光電門套件不僅搭建十分方便而且能夠準確測量滑塊的運動速度。運用激光發(fā)射器與熒光紙相配合，能夠準確的反應(yīng)科氏力對運動軌跡的影響，便于觀察與測量。根據(jù)力學規(guī)律［6-7］進行物體的受力分析及公式推導，受力分析圖如圖3所示圖3科里奧利力分析圖F?→k=2m(v?→1－v→?2)×?→ω(1)ax=－2v1ωsinθ－ω2rcosθ(2)ay=2v1ωcosθ－ω2rsinθ(3)x=?axdt(4)y=?aydt(5)其中Fk為科里奧利力，ω為圓盤的角速度，ax與ay分別為x軸和y軸方向的加速度，v1為質(zhì)點相對于地面的速度，v2為瞬時切向線速度。由該公式可以得出在一定激光器速度和轉(zhuǎn)盤角速度下的熒光紙上軌跡的理論位置(該實驗中任意選取了5點)，然后根據(jù)方格坐標中指示的軌跡線，來驗證科氏力的公式。此過程可以改變滑塊運動速度和轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度進行多次實驗驗證。2實驗數(shù)據(jù)及結(jié)論此次實驗以轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速ω=15rad/min、激光發(fā)射器即質(zhì)點速度v=66cm/s為例，根據(jù)自編程軟件設(shè)定滑塊速度和轉(zhuǎn)盤速度，計算五點的位置并標記在熒光紙上。如圖4所示:圖4v=66cm/s時熒光紙上的軌跡與受力分析圖建立相同的坐標系，以轉(zhuǎn)盤中心為坐標軸原點。其中x為選取的橫坐標值，y1為理論計算所得的縱坐標值，y為實際測量所得縱坐標數(shù)值。建立表1如下所示，將理論?

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3057414