转盘的秘密

来源 :发明与创新(学生版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:mjc198603
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  在一些大型娱乐节目中,经常会看到这样的场景:游戏者闯关时通过快速转动的转盘时总站立不稳,甚至被转盘甩到水里,这是什么原因呢?怎样才能保持较稳定的状态呢?
  经过认真思考,我们认为根据高中物理新课标教材必修2所学的圆周运动可以清楚解释上述现象,并能改进条件,使闯关者在转盘中保持稳定。
  一、实验器材
  水平粗糙的转盘、完全相同的三个小物块(A、B、C)、底部粗糙程度较大(动摩擦因数比A、B、C都大但体积、质量一样)的物块D。
  二、实验演示
  教师演示水平转盘上不同半径或粗糙程度的物块随转盘转动的情况,学生观察现象。
  1.转盘转动的角速度恒定,将物块A分别放在转盘的不同位置。
  观察结果:物块相对转盘保持静止存在某个临界半径r临,当物块转动半径r小于r临时,物块能保持相对静止;当物块转动半径r大于r临时,物块不能保持相对静止。
  2.将A、B两个小物块放在转盘角速度逐渐增加的转盘上,保持A物块在转盘的内侧, B物块在转盘的外侧。
  观察结果:当转盘的角速度逐渐增大时,外侧的物块B先相对于转盘发生转动,A后滑动。
  3.将A、D两个小物块置于半径相同、转速增加的转盘上,观察各自滑动的次序。
  观察结果:A、D两个物块中总是A物块先相对于转盘发生滑动。
  4.将B、C两个物块相叠,与A物块一起放在半径相同的同一转盘上,当转盘转速逐渐增加时,观察现象。
  观察结果:B、C物块和A物块一起相对于转盘转动。
  三、实验分析
  1.实验原理
  根据高中物理新课标必修2教材中圆周运动的基本知识可以得出,出现物块相对转盘滑动的主要原因是作圆周运动的物体都受到向心力Fn的影响,而向心力是按作用效果命名的,转盘上物块的向心力来源是受到转盘静摩擦力在径向的分量。
  如图,若转盘作匀速圆周运动时,f静充当物块的向心力,当物块相对于转盘刚好发生相对滑动时(达临界),f静达到最大静摩擦力Ff=Fn=m■=4π2n2r。
  2.各实验现象分析
  实验1中,转速一定的圆盘,半径越大越容易相对于转盘滑动,并且存在临界的转动半径。
  实验2中,由于rAr临,A、B两物块同时放在转速一定的转盘上,临界半径以外的物块B先相对于转盘滑动,说明动摩擦因数相同、转速相同、半径越大的物体越容易滑动。即相同质量和摩擦因数的人,越靠近圆心的人越容易保持稳定。
  实验3中,A、D两个物块具有相同的半径、相同的转速,但由于D物块的动摩擦因数大于A物块,所以能提供较大的向心力。说明在转盘上若想保持较稳的姿态,可穿底纹清晰的鞋以增加摩擦因数。
  实验4中,B、C物块叠放后与A物块具有相同的转动半径,物块C和A具有相同的动摩擦因数,结果发现B、C和A总是一起相对转盘转动,这与多数人认为的胖子比瘦子容易相对于转盘静止的观点不太一致。这是为什么呢?
  由公式可知,虽然转动过程中胖子因质量大导致能提供的向心力大,但同时其所需的向心力也大,所以能否相对于转盘滑动与转动物体自身的质量无关。
  四、解决方案
  1.游戏时,尽量往圆心处站,可以减小同样质量的物体所需的向心力。
  2.增大动摩擦因数,提高动摩擦力,可以增加所提供的向心力和向心加速度。
  3.降低转速,可以减少物体相对于圆盘转动的向心力和向心加速度。
  总之,物理与生活密不可分,在学习了高中物理新课标必修2圆周运动知识后,教师可以指导学生根据所学知识解释转盘中有趣的圆周运动现象,使其掌握运用控制变量法分析问题的严谨思路,同时拓宽了他们的视野,激发了学习兴趣。
其他文献
生活中经常听到“下一次”:考试成绩不理想,你信誓旦旦向家长许诺,下一次一定努力;工作任务未完成时,你向领导痛彻心扉地检讨,下一次一定确保万无一失;朋友邀请你一起聚聚,你却忙着玩游戏,推脱说下一次一定会去……  那么多的“下一次”,织成严丝合缝的茧,把自己层层包裹起来,你躲在里面,享受自欺欺人的安逸,其实那只是怯懦、胆怯、躲避的温床。你慢慢被那些负面情绪吞食,成为一个自怨自艾、郁郁寡欢的“异类”。 
法国人对南沙群岛渔民和地理景观的认知和记述,源于20世纪20年代末30年代初对群岛的觊觎和侵占。其对岛屿的地貌、植物以及渔民的居住、菜地等内容的记述,在一定意义上再现了
近年来,儿童意外坠楼事件频频发生,看到电视中那惊悚的一幕幕真令人扼腕叹息!究其原因,有的孩子在家无人看管,父母担心孩子外出贪玩,将其反锁在家,儿童因顽皮好奇,冒险攀爬门窗,结果不慎坠楼;有的是孩子由爷爷奶奶看护,老人一时疏忽没有看好孩子导致不慎坠楼。  儿童对攀爬的高度预测、危险程度等估计能力相对较差,很容易造成意外坠楼。有统计数据显示,在烫伤、跌落、跌倒、溺水等常见儿童意外伤害中,跌落约占一半(
随着各种家用电器的普及,日常生活中,各类遥控器也扮演了重要的角色。现在大多数的遥控器都用干电池提供电能,时间一久,会产生很多废旧电池。  废旧电池中含有重金属铅、汞、镉等,在使用时被封存在电池壳内部,不会对环境造成影响。但经过长期机械磨损和腐蚀,内部的重金属和酸碱等泄露进入土壤或水源,通过各种途径进入食物链,一旦进入人体内,长期积蓄难以排除,会损害神经系统、造血功能和骨骼,甚至致癌。  所以,我设
本文针对飞行器空投物资难以实现精准着陆的问题,推导了飞行器空中抛物的算法公式,在此基础上利用ADuC7026单片机对GPS数字传感器和MEMS陀螺仪提供的导航信息进行精确运算处理,确定了自动抛物时机,实现对目标位置进行准确抛物的控制,并通过实验验证了设计的有效性。
电子元器件分销商曾经被视作一个比较容易来钱的行业,但是随着产业的生存压力越来越大,利润也逐年降低。一方面,原厂和大客户的直销合作压缩了企业规模;另一方面,企业为了服务原厂
科技馆作为科普教育的前沿阵地,为许多青少年提供了了解科学、爱上科学的机会。但并不是所有人都能亲临现场,从2014年第1期开始,小编将带领大家一起走进世芥各地颇具特色的科技