实验四惯性离心力演示.pdf

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1、实验四惯性离心力演示实验四惯性离心力演示实验四 惯性离心力演示一、实验目的1、使学生理解惯性离心力的存在及原理。2、研究惯性离心力与离心力的区别。二、实验原理:2 在匀速转动的非惯性系中的静止质点所受的惯性力为，式中:F,M,MR,n 惯R 为质点到转轴的垂直距离，为转动参照系的角速度，式中负号表示沿向心加速度 F 惯的反方向。因为在此惯性系中，与向心加速度的方向相反，故称为惯性离心力。惯性 F 惯离心力和离心力的概念不同，离心力是在惯性系中观察时向心力的反作用力，并不作用在周围运动的物体上;而惯性离心力是作用在该物体上的。离心机可用来分离不同密度的各种物质，如油脂、生物制品和各种同位素。近代

2、的离心机能使容质颗粒在溶液里所受的向外合力 f 和向下合力 f 之比可达数千，这就大大加快 0469 了沉淀或分离的速度。现代超级离心机可使此比值高达10,10，在小范围内甚至可达 10，从而使原子量仅相差 19 的同位素的分离成为可能。离心机的原理可用转动参照系中的离心力来说明，惯性离心力在具体计算中和离心力有相似之处，但其概念还是有所区别的。三、实验内容:用在转盘上玻璃管内的石蜡球(比重 0.8)和橡胶球(比重 1.4)的运动来演示惯性离心力。四、实验简介和操作步骤:1、装置和操作:将玻璃管(5)内注入清水，先放入石蜡球(1)，用清洁棒拔动石蜡球浮向玻璃管外侧，再放入橡胶球(2)，然后放入

3、塑料隔离圈，拔动橡胶球到另一端，形成如图 4,1 所示的位置。6152431、石蜡球 2、橡胶球 3、实验主机 4、转盘 5、玻璃管 6、塑料隔离圈图 4,1-13-2、起动控制开关，转速由低向高调速控制。到转速以一定角速度旋转时，便发现在玻璃管(5)内的石蜡球(1)和橡胶球(2)发生有趣的位置转换，橡胶球(2)从玻璃管的中心移向玻璃管的外侧，而石蜡球(1)却从玻璃管外侧向中心移动，并停留在中心，如图 4,2 所示。图 4,23、上述现象可以这样解释:(1)玻璃管内水和物体作圆周运动时，受到惯性离心力的作用，若转台的角速度看作为定值时，则管中各点等质量的水受到的惯性离心力的大小与转动半径成正比

4、，在图 4,1,，如地球引力一样，惯性离心力也能产生压强，这种惯性离心力压强又称“阿中，FFba基米德惯性力压强”，在图 4,1 中,。PPba(2)惯性离心力所产生的压强差也同样形成离心“浮力”，又称“阿基米德浮力”。和普通浮力一样，阿基米德“浮力”的方向也与惯性离心力方向相反。而且物体是“浮”还是“沉”，也同样与物体自身密度有关:例如当物体的密度比水大时，则物体沿离心力的方向滑到外侧，反之，由于石蜡的密度小于水，则石蜡球沿惯性离心力相反的方向滑到玻璃管的中心，尽管玻璃管内中心的水面比两侧的水面要低。(3)、为了进一步说明，可以将玻璃内的水倒掉。重复上述操作步骤，由于石蜡、橡胶的密度远大于空气，石蜡球、橡胶球受到惯性离心力的作用而向玻璃管两侧移动。五、仪器结构和注意事项:1、仪器由电机、特种玻璃管，橡胶球、石蜡球、转盘部件组成，由无级调速控制转速。2、输入电压交流 220V。输出电压直流 12V。3、操作时，转速从低到高，直至符合演示所需的速度为止。4、玻璃管是易碎部件，小心保护。-14-