DISLab对竖直平面内圆周运动绳子拉力的探究

鲁月华

摘 要：新课程强调科学探究和物理实验， 中学物理教师应科学有效地组织学生进行探究性实验，进行物理实验资源开发。文章通过对一道关于竖直平面内圆周运动题目的解析，得出了绳子受力的变化的结论，通过静力传感器获得绳子拉力的相关图像，并从圖像上得出了拉力的变化情况，进而很好地验证了结论。

关键词：DISLab；圆周运动；绳子拉力

DISLab（Digital Information System laboratory即数字化信息系统实验室，简称DISLab）是在传统的实验仪器的基础上，通过智能化的传感器、数据采集器和实验分析软件组合起来，共同完成对物理量测量的装置。在基于DISLab的实验过程中，我们可以直接在电脑上得到实验数据，并通过图表、图线等具体分析出实验结果，十分直观与简便，大大简化了以往实验课上烦琐的计算过程，既节约了时间，又让学生感到直观易懂。

一、例题分析

在讲解竖直平面内的圆周运动时，我们经常会遇到求解绳子拉力变化的题目。

例：一质量为m的金属小球拴在长为L的细线下端，细线上端固定在O点处，在悬点O的正下方P处钉有一光滑钉子，如图1所示。现将小球拉至悬线水平，然后释放。则：

（1）小球第一次通过最低点过程中，绳子与钉子碰撞的前后，绳子拉力大小会变化吗？

（2）若小球绕着p做圆周运动，绳子所受的最大拉力和最小拉力之差是否为一定值，若为一定值为多少？若不为一定值说明理由。

解析：

（1）小球在最低点受力如图2所示，当绳子碰到钉子前，做圆周运动的轨道半径为绳长L；……