教你动手制作牛顿摆
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【图片来源于网络】
实验所需材料
木方、玻璃球、螺丝、白乳胶 、
502胶水、棉线、吸盘
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实验操作步骤
第一步:粘木方。
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第二步:将木方再一次粘起来。
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第三步:用剪刀剪出5根长度相等的棉线。
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第四步:如图用针把5根棉线分别穿到吸盘上面。
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第五步:如图把吸盘上面好白乳胶(不要挤得太多哦!)
第六步:如图把5个玻璃球分别粘到吸盘上面
(粘好后,放在一旁晾干,晾20分钟左右就可以)。
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第七步:如图用签字笔和尺子在做好的框架上面画好点。
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第八步:把10个螺丝分别拧在画好点的框架上面。
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第九步:如图把粘好吸盘的玻璃球系在框架双面的螺丝上。
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第十步:用同样的方法把其余几个玻璃球都系在框架上
(注意要使5个玻璃球的球心都在同一水平线上)。
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第十一步:大功告成!
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现象及原理分析
能量守恒
能量守恒定律表明在一个封闭系统中,总能量是恒定的。能量表示为:KE= 0.5mv² (KE代表动能)当一端的球以一定的能量碰撞球组,它的能量将转移给另一端的球(而不是消失)。
弹性碰撞与摩擦力
当两个球碰撞时,弹性碰撞就会发生。在碰撞前后,所具有的动能不变。在理想状况下,即球只受到动量、能量与重力作用,所有的碰撞都是完美的弹性碰撞而牛顿摆的结构也是完美的,球将永远运动下去。但不可能存在完美的牛顿摆,因为其总会受到摩擦力的作用而使能量损耗。一部分摩擦力来自空气阻力,而主要的来自小球本身。所以牛顿摆中的碰撞并不是真正的弹性碰撞而是非弹性碰撞,因为碰撞后的动能比碰撞前的有所损失(摩擦力所致)。但根据能量守恒定律,总能量保持不变。由于球的形变,组成球的分子间将动能转化为热能。小球发生振动,同时产生了牛顿摆标志性的清脆的碰撞声。
实验注意事项
实验中需要使用到剪刀,针等存在危险性质的物品,实验过程需大人全程陪伴,不能让孩子单独操作,确保安全哦!~
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