摩天轮的制作.doc

摩天轮的制作在日常生活中，洗衣机和干衣机内的滚筒、体育项目中的链球、游乐场内的过山车、旋转秋千，团团转等等，都是应用离心力原理而设计的，甚至火车急转弯时乘客所感受到的向外倾斜力，都是离心力。人们在离心力的作用下，感受到速度、刺激、紧张，虽然险象环生，但又爱不释手。为了解释该离心现象，我制作了物理演示模型“摩天轮”。该模型在演示新奇好玩的实验现象的基础上，更有利于学生知识的掌握。一、“摩天轮”的物理原理 由牛顿第三运动定律（反作用定律）得知，有一作用力必生一反作用，故当向心力产生时，必有一大小相等，方向相反之力发生，此反作用力系使物体飞出中心，故称离心力。离心力是在非惯性参考系中假想出的一个惯性力，其实并不存在，只是为了使惯性参考系中的定理同样适用于非惯性参考系而人为加上的。该模型主要运用了离心力原理，定性直观地验证了影响离心力大小的因素，根据离心力公式 F=mrw2可知：“物体所受离心力的大小与其质量m、旋转半径r、角速度w有关”。二、“摩天轮”的制作材料 胶合木板、一个无级调速器、一个开关、一个马达、电池，齿轮，橡皮筋，强力胶、油漆、电源插头线等等。 三，制作过程：1 应用强力胶将木板粘好，并将它作为摩天轮的底部。再在木板两中间粘好一竖木块，两边各有木块，以作为摩天轮的支架。2 将小木块一条一条地插入齿轮中，并固定好小长木块，重复此步骤，把两个齿轮粘好小木块。3 将摩天轮上的座椅用强力胶粘好，并用油漆将它涂色，再用强力胶用纸粘好对角处。4 利用电动机、整流器、变压器、开关、导线等元器件，连接好电动机的完整工作电路后，再将它们固定在底部木板内的适当位置。四，演示步骤 1.将连接好的摩天轮在演示仪上的适当位置；放好后，接通电源，打开马达开关，通过调节变速器使转盘的转速处于低速，观察演示现象。 2.调节变速器，使电动机慢慢地逐步加速，最后达到最大设定速度，观察演示现象。 3.重复上述操作34次，仔细观察现象。 4.观察完毕后关闭开关。五演示现象及分析 1.当调节变速器使“摩天轮”的转速处于低速时，座椅匀速转动。这是由于系统提供的向心力（主要为座椅受到的静摩擦力）等于座椅维持圆周运动所需的向心力。即：Ff=需静 2.调节变速器，使“摩天轮”慢慢地逐步加速时；向心力作用越明显，根据离心力公式F=mrw2=可知：在m、r不变下，w增大，F也随之增大（同理在m不变下，r增大，F也随之增大），此时，由静摩擦力提供的向心力也随着增大，直至达到最大静摩擦力。即：Ff=需最大（临界状态）。至此，座椅仍能保持在原位置上。 3.继续加大转速，当（座椅受到的离心力受到的最大静摩擦力）时；座椅会突然飞离“摩天轮”，并通过细绳的传导，带动处于有齿轮的物体（摩天轮的物体将作加速上升运动），一起飞离演示仪。六、“摩天轮”的原理应用 在生活中，离心技术的运用还真不少。比如：我们日常生活中广泛用到的家电产品“洗衣机”的脱水功能就是运用离心力的原理设计出来的。当洗衣机的脱水桶高速旋转时，吸附在衣物上的水珠便会由于受到离心力的作用而飞离衣物，并通过桶壁的小孔，汇集到桶 外的排水管道处。这一运用，为我们的日常生活带来了许多便利，