中关村三小孙文航傅科摆论文

中关村三小 天文小组实验研究论文 题 目 傅科摆的实验小论文 孙文航 二零一二年八月 目录 1.天文馆里的傅科摆 2.亲自动手实验 3. 傅科摆为什么能证明地球自转 4. 致谢 天文馆里的傅科 摆 暑假，一次偶然的机会，我上 网时看到了天文馆里的 4D 电影介绍。因为出于小孩子的心理，听说 北京天文馆里的 4D 电影非常好看，便立刻随着父母来到了北京天文 馆。不料，天公不作美，下起了瓢泼大雨。在售票亭里买电影票的 我们立刻顾不上买票顶着大雨跑进了 A 馆避雨。 进了 A 馆，我被眼前的景象吸引住了：巨大的天穹上画着形态各 异的神话人物，在灯光 的照应下显得更加栩栩 如生，在神话人物的中 心位置上，装 置了一个滚珠 滑轮系统，估 计有 6 米高。滚珠滑轮系统高高吊下一根结实的细线，线下吊着一 个饰金边的大铜球。铜球下的指针精确的指着表盘上的刻度。铜球 的四周围起了一米高的围墙。墙上赫然写着三个大字：傅科摆。大 字下面是详细的介绍：“傅科摆是最早用来证明地球自传的仪器。 如果地球不自转，摆的摆动平面保持不变。由于地球自转，摆在摆 动时受到因地球自转而产生的作用力的影响，使摆动平面作顺时针 方向转动。在北京或维度 40 度的地区，摆的摆动平面转动一周需 37 小时惟独越低，转动一周需要时间越长。 ” 看着看着我就看呆了。这时， 爸爸问我：“这段文字介绍 你看懂了吗？”我摇摇头， “这段文字对于我来说还是有点深奥。 ”爸爸向我眨了眨眼 睛说：“不妨我们来亲手试试吧！”爸爸从包里掏出摄像机，在 9 点钟的时候拍了一张照片，并对我说：“在过两个小时我们再拍第 二张照片。 ”于是我们借这两个小时的时间看了一场电影，又玩了一 圈 B 馆。再回来的时候，已经是 11 点多了。爸爸又掏出照相机照了 第二张图片，下面是两张图片： 爸爸说：“看到不同了吧，第一张是与 直线垂直的，但第二张稍微偏了一点，这就证明了地球在自转。 ”爸 爸看着我一脸迷惑的样子哈哈大笑说：“走，咱们回家做个实验吧。 ” 于是我们又顶着大雨拎着大包小包回到了车上，狼狈不堪，我才 明白有一种滋味叫“落汤鸡” 。 亲自动手实验 第二天，我和刘宇风拿着照相机，拎着一个线坠，一团姥姥绣十字 绣的丝线（一种很长很结实的线） ，一捆胶带，还有一只剪子。因为 我们家里没有大铁球，所以我拿了一只锥形的铁线坠。我拎着这些 东西去了小区里 的健身园。健身 园的秋千设备上 的秋千已经被物 业拆走了，只剩 下一个框架上面 吊着两个可以前后运动的铁圈。我把一团丝线的顶端结成一个圆圈 套在铁圈里面，这样，线坠就可以前后左右自由摆动了。 当丝线成功的吊在铁圈上时，我突然发现细线不够长，垂在地面大 约有 1 米高，但是这样的话会不方便我的测量，于是我想到了再接 一段 线，这样就变得更加精准了。接下来，我便想到了装刻度，可是没 有铅笔，也没有白纸，旁边也没有可以作表盘的东西。这时我想到 了 原先做垂线悬挂的胶条。 我把胶条与横梁交叉成 90 度角后，经过一次又 一次的目测。我把胶条精准的贴在地面上。 随后，我把线的顶端拴上重重的线坠，把线坠拉开到 45 度角，线坠 开始缓慢的移动起来。于是，我坐在旁边的滑梯上静静地等待着线 坠的移动。 蚊子趴到我 腿上我也不 去理它，而 是专心致志 的看我的傅科摆。经过了半个小时左右，线坠越来越慢，角度越来 越小，我怕它停下来，于是，在这个时候照了一张像。这时，我惊 喜的发现，我的小傅科摆偏离了这条胶带！我欣喜若狂，连忙把他 记在我的小本子上。过了一会儿，傅科摆停了下来。 傅科摆为什 么能证明地 球自转 于是我带着宝贵的照片记录回了家。爸爸看后说：“做得不错， 过来看看这个吧。 ”爸爸在互联网上打卡一个页面：伽利略曾经发现 了单摆的等时性原理，傅科心想：除此之外，单摆的运动还有没有 其他的规律了呢？有一天，他准备研究一下摆的振幅受空气阻力影 响的问题。他首先让一个摆运动起来，并记下初时的角度和时间， 然后打开一本书看起来，想过一会儿再量一次。一段时间过去了， 傅科放下书，抬起头来，想看一看振幅减少了多少。可是，他却不 禁愣住了：开始时单摆的摆动方向正对着自己的视线，但现在居然 与视线平行了！为了证实这一现象，他找来一些细砂铺在底板上， 让单摆下部的尖端在砂面上划过。傅科看到，单摆摆动留下的痕迹 果然发生了变化，细砂上形成 了两个对顶的扇形。 对于眼前这一奇怪的现象， 傅科感到迷惑不解。因为，根 据惯性定律，运动着的物体在 没有受到外力作用的时候，总 是保持着匀速的直线运动状态。 这就是说，单摆在没有受到外力作用的时候，总是保持着匀速的直 线运动状态。这就是说，单摆在没有受到外力作用的时候，摆动的 方向不应该发生变化。 经过认真的思考，傅科认为这可能是由于地球的自转造成的。如 果是这样的话， 那不就可以用单摆来证明地球的自转吗？ 傅科的计算结果果然证明了自己的设想是正确的。如果我们在北 极竖起一个巨摆，让 它摆动起来。由于北 极地处于地球自转轴 的顶端，摆架就随着 地球一起转动，24 小 时转一圈。由于我们 和支架随着地球自转 一同转动，而摆的摆动方向又不会改变，这样，当我们站在摆下时， 就会看到摆动的方向也变化了 360 度。地理纬度越低，摆动方向的 改变就越慢。在巴黎需要 31 小时 47 分；在赤道上摆动的方向将不 发生任何变化，因为这时支架的方向已经不随地球的自转而改变了。 看完这段资料后，我豁然开朗，也为自己又了解一个知识而高兴， 那天去天文馆收获真大！ 爸爸又告诉我：“傅科在地球上用实验证实了地球的自转，解决了 这一悬而未决的难题。为了表彰傅科的功绩，各国的科学家一致决 定，把巨摆命名为傅科摆 。 ”我说：“老爸，这下我可弄明白了， 下次咱们还去。 ”“为什么？” “上次没看着电影啊。