摩天輪的製作

2023-02-14 18:18:02 字數 1560 閱讀 1838

在日常生活中,洗衣機和乾衣機內的滾筒、體育專案中的鏈球、遊樂場內的過山車、旋轉鞦韆,團團轉等等,都是應用離心力原理而設計的,甚至火車急轉彎時乘客所感受到的向外傾斜力,都是離心力。人們在離心力的作用下,感受到速度、刺激、緊張,雖然險象環生,但又愛不釋手。為了解釋該離心現象,我製作了物理演示模型「摩天輪」。

該模型在演示新奇好玩的實驗現象的基礎上,更有利於學生知識的掌握。

一、「摩天輪」的物理原理

由牛頓第三運動定律(反作用定律)得知,有一作用力必生一反作用,故當向心力產生時,必有一大小相等,方向相反之力發生,此反作用力係使物體飛出中心,故稱離心力。離心力是在非慣性參考係中假想出的乙個慣性力,其實並不存在,只是為了使慣性參考係中的定理同樣適用於非慣性參考係而人為加上的。該模型主要運用了離心力原理,定性直觀地驗證了影響離心力大小的因素,根據離心力公式 f=mrw2可知:

「物體所受離心力的大小與其質量m、旋轉半徑r、角速度w有關」。

二、「摩天輪」的製作材料

膠合木板、乙個無級調速器、乙個開關、乙個馬達、電池,齒輪,橡皮筋,強力膠、油漆、電源插頭線等等。

三,製作過程:

1. 應用強力膠將木板粘好,並將它作為摩天輪的底部。再在木板兩中間粘好一豎木塊,兩邊各有木塊,以作為摩天輪的支架。

2. 將小木塊一條一條地插入齒輪中,並固定好小長木塊,重複此步驟,把兩個齒輪粘好小木塊。

3. 將摩天輪上的座椅用強力膠粘好,並用油漆將它塗色,再用強力膠用紙粘好對角處。

4. 利用電動機、整流器、變壓器、開關、導線等元器件,連線好電動機的完整工作電路後,再將它們固定在底部木板內的適當位置。

四,演示步驟 1.將連線好的摩天輪在演示儀上的適當位置;放好後,接通電源,開啟馬達開關,通過調節變速器使轉盤的轉速處於低速,觀察演示現象。 2.

調節變速器,使電動機慢慢地逐步加速,最後達到最大設定速度,觀察演示現象。 3.重複上述操作3—4次,仔細觀察現象。

4.觀察完畢後關閉開關。

五演示現象及分析 1.當調節變速器使「摩天輪」的轉速處於低速時,座椅勻速轉動。這是由於系統提供的向心力(主要為座椅受到的靜摩擦力)等於座椅維持圓周運動所需的向心力。

即:ff 需靜 2.調節變速器,使「摩天輪」慢慢地逐步加速時;向心力作用越明顯,根據離心力公式f=mrw2 可知:

在m、r不變下,w增大,f也隨之增大(同理在m不變下,r增大,f也隨之增大),此時,由靜摩擦力提供的向心力也隨著增大,直至達到最大靜摩擦力。即:ff 需最大(臨界狀態)。

至此,座椅仍能保持在原位置上。 3.繼續加大轉速,當(座椅受到的離心力》受到的最大靜摩擦力)時;座椅會突然飛離「摩天輪」,並通過細繩的傳導,帶動處於有齒輪的物體(摩天輪的物體將作加速上公升運動),一起飛離演示儀。

六、「摩天輪」的原理應用在生活中,離心技術的運用還真不少。比如:我們日常生活中廣泛用到的家電產品「洗衣機」的脫水功能就是運用離心力的原理設計出來的。

當洗衣機的脫水桶高速旋轉時,吸附在衣物上的水珠便會由於受到離心力的作用而飛離衣物,並通過桶壁的小孔,匯集到桶外的排水管道處。這一運用,為我們的日常生活帶來了許多便利,解決了由於氣候潮濕、溫度低引起的衣物難乾的實際問題。

七,該科技作品充滿了科技創作的創新性,環保性,實用性,很符合我們這個科技節的這個主題。

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