中关村三小孙文航傅科摆论文.doc

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。”我