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日志

傅科摆 实验改进与创新方案

已有 285 次阅读2018-7-15 11:39 |系统分类:地理新闻

傅科摆 实验改进与创新方案

紫阳县第二小学  张帝平

教材版本

   教科版五年级下册《地球的运动》单元第三课《证明地球在自转》

实验目的

   通过模拟实验,了解摆的特点,理解傅科摆的原理,证明地球在自转。

 

 

  

    1.教材首先让学生回顾人类认识地球运动的历史,呈现了托勒密的“地心说”和哥白尼的“日心说”两种学说和观点。

    2.其次通过让学生用地球仪和手电(太阳)来模拟太阳东升西落的现象,说明昼夜形成的原因。

    3.文字介绍傅科用67米金属线和28千克的摆锤和摆锤下方的巨大沙盘。当摆摆动时在沙盘上面留下不同的运动轨迹,证明地球在自传是昼夜形成的正真原因。

 

 

 

 

 

 

 

   

    1.从学生学习来说,托勒密和哥白尼观点其实是不容易马上能理解的。

2.模拟太阳东升西落现象时,会出现两种情况,一种手电(太阳)不动,地球自西向东自转时可以看到,第二种地球不动手电(太阳)围绕着地球顺时针转动,也会看到太阳东升西落的现象,所以实验并不能准确说明昼夜产生的原因。

 

            傅科摆 <wbr>实验改进与创新方案

     3.通过阅读资料学生在了解傅科摆后,如果学生没有通过动手实验观察后得出“摆具有保持摆动方向不变”的特点,还是无法理解傅科摆的摆平面相对于沙盘发生了偏转现象,就证明了地球的自转。

 

 

 

 

 

 

 

   

    材料:直径20cm 转盘、直径25cm亚克力圆盘、直径50cm的塑料盘各一个,指南针一个,三脚架,小铜球1个,1.5KG铅锤1个,铁丝若干,回形针1枚,铁架台一个,十字架4个,铁杆2根,钓鱼线若干,棉线若干,胶带,剪刀,火柴,装水的杯子一个,红蓝笔各1支。

   步骤:

   1.制作一个底盘可以转动的摆,是学生认识到摆具有保持方向不变的特点。

   ①用直径20cm餐桌转盘为底盘,将直径25厘米的亚克力圆盘(距边缘3cm8mm孔)用胶水粘在底盘上。圆盘不动面通过圆心预画一条摆的摆动方向线(图中红色),旋转盘画一条旋转参考线(图中蓝色)

 

       傅科摆 <wbr>实验改进与创新方案                  傅科摆 <wbr>实验改进与创新方案

 

    ②选用铁架台的铁杆和十字夹做支架,将铁杆安装在亚克力(8mm)圆盘上。用十字夹固定好万向节(将铁丝用锤子砸成片状后,用小刀尖在片状的中心位置钻一个v型小窝,将回形针一端用砂纸磨尖,用钳子将回形针弯曲成如图后,针尖挂在V行窝中)。

    ③选用小铜球作为摆球,抽取掉鱼线中的一股作为摆线(这种线细、拉力强、形变小、不是旋转织出来的,摆动时可以减小空气的阻力,不会对摆产生一个旋转的力),选用棉线系在摆上作为启动摆的拉线,将摆线一段系在摆球上一段系在回形针上。

    ④将摆放在水平的桌面上,调整摆,使摆的重心所在直线通过圆盘的中心;使得摆锤离圆盘中心一张银行卡厚的高度。

    ⑤用铁架台和铁架夹住棉质拉线将摆球拉至到离圆心10CM处后,使得摆线与底盘上红线在同一个平面上,用火柴烧断棉线使得摆沿底盘红线自由摆动。

⑥缓慢转动摆盘或摆架90°、180°360°,无论顺时针或逆时针转动摆盘,都会发现摆一致沿着红线摆动。结论:单摆具有保持方向不变的特点。

 傅科摆 <wbr>实验改进与创新方案

     2.制作一个可以在教室演示的傅科摆,结合“摆具有保持方向不变的特点”,证明地球自转是昼夜产生的真正原因。

    ①有直径50cm有刻度的圆形塑料板为底板相当于“傅科摆”的沙盘。

    ②用1.5M高的相机三脚架为摆架,用十字架将万向节固定在三脚架的顶端。

    ③用1.5千克的吊线锤为摆球,选用钓鱼线为摆线,棉线为摆球的拉线,将鱼线一段系在吊线锤上,另一端系在铁钩上,将铁钩挂在三脚架顶端的铁片V形窝内。

    ④先用指南针确定圆形刻度盘的南北方向,然后用透明胶带将圆形刻度盘牢牢固定在水平地面上。

    ⑤用铁架台和铁架夹住棉质拉线将摆球拉至到离圆心20CM处后,调整摆球使得摆线与底盘上南北子午线在同一个平面上,用火柴烧断棉线使得摆沿底盘南北子午线线自由摆动。

    ⑥经过几分钟的等待,会观察到摆的方向慢慢偏离的南北子午线,相对于刻度盘作了顺时针的转动。但摆具有保持方向不动的特点,摆不动,只有刻度盘动了,也就是地面相对于摆作了逆时针转动,即地球在自转方向自西向东。

 

            傅科摆 <wbr>实验改进与创新方案

 

 


   

     1.旋转摆小巧、直观,学生操作方便,现象明显便于学生理解摆的特征。

     2.“傅科摆”高矮可伸缩,搬运方便,灵活直观,紧贴实际,现象明显。学生动手观察现象先建构起摆具有保持方向不变的这一科学概念后,增加学生科学思维的梯度,进而去进一步理解傅科摆证明地球自转的原理。

3.通过研究活动,培养学生自主探究的学习方式,培养学生的实证意识,使他们认识到地球的自转虽无法直接观察到,但通过实验,仍然可以证实。

 

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