高中物理 · 圆周运动
向心力方向与公式验证实验
拖动 B 点靠近 A 点，观察速度变化量的方向；再用实验数据验证向心力公式。
02
观察速度方向与受力
匀速圆周运动
拖动蓝色 B 点
当前角速度 rad/s
当前线速度 m/s
小球质量 kg
圆周半径 m
拉力测量值 T N
公式计算值 mv²/r N
03
用拉力验证向心力公式
表中数值随实验实时变化
T = Fn = m·v²/r = m·ω²r
| 物理量 | 符号 | 当前数值 | 计算关系 |
|---|---|---|---|
| 小球质量 | m | 0.500 kg | 实验设定 |
| 圆周半径 | r | 2.500 m | 绳长 |
| 角速度 | ω | 2.000 rad/s | 实时测量 |
| 线速度 | v | 5.000 m/s | v = ωr |
| 径向加速度（向心加速度） | an | 10.000 m/s² | an = v²/r = ω²r |
| 切向恒力 | Ft | 0.800 N | 实验设定 |
| 切向加速度 | at | 1.600 m/s² | at = Ft/m |
| 径向速度变化量（0.10 s） | Δvn | 1.000 m/s | Δvn ≈ anΔt |
| 切向速度变化量（0.10 s） | Δvt | 0.160 m/s | Δvt ≈ atΔt |
| 绳子拉力 | T | 5.000 N | 测力计示数 |
| 公式计算值 | m·ω²r | 5.000 N | m·v²/r = m·ω²r |
拉力测量值与公式计算值相等，验证了 Fn = mv²/r = mω²r。
方向
B 越靠近 A，Δt 越小，Δv 的方向越接近 A 点的半径方向并指向圆心。
大小
向心力改变速度方向；打开“加入切向力”后，切向力沿速度方向，使速度大小增大。