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文檔簡介

1、沙漏“奇疑”現(xiàn)象探究陳海深 廣西師大物理科學與技術學院廣西師大科學教育研究所沙漏“奇疑”現(xiàn)象探究觀察結構: 演示實驗: 整個沙漏是一個封閉的容器。如圖(甲)所示。 如果把圓筒容器倒轉過來,置于桌面上,如圖(乙)所示。里面的沙漏將會怎么運動? 有人猜測,沙漏將會馬上上浮,回到圓筒容器的頂部。這是基于什么樣的理由?沙漏“奇疑”現(xiàn)象探究請各小組仔細觀察,只描述看到的現(xiàn)象。各小組描述看到的現(xiàn)象:現(xiàn)象1:現(xiàn)象2:現(xiàn)象3:請各小組開始解釋現(xiàn)象,并向全班報告。各小組觀點匯總:小組1:小組2:小組3: 聚焦以下問題為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象?可能是什么因素導致了這個現(xiàn)象的發(fā)生?為什么沙漏會靠在容器壁上呢? 1浮力

2、減小說。認為沙漏沒有立刻上浮,在重力不變的情況下,那肯定是因為浮力變小了。 2沙子撞擊說。認為沙子漏下時,撞擊沙漏,產生一個向下的作用力,導致沙漏不能馬上上浮。而對后來沙漏為什么又上浮了,有人提出沙子失重說,認為沙子下落導致失重,所以沙漏上浮了。 3.能量說。 4.反沖說.(失重) 5.形變說。 6.摩擦力說。 另一個有趣的問題: 假設有一根質量分布均勻的細桿,用一細繩系在其重心處,懸掛起來,讓其處在水平位置,保持靜止狀態(tài)。如果用手觸動細桿使其傾斜,當松手時,細桿還會恢復到原來的水平位置嗎?請說明你的觀點,并進行解釋。BA請大家預測現(xiàn)象: (a):會恢復到原來的位置,因為回去了才平衡; (b)

3、跟開始轉動的角度有關。如果開始轉的角度大,桿就會轉到豎直方向才停;如果開始轉的角度小,就回到水平; (c)會來回振動,最后停在水平位置。 在力學系統(tǒng)里,平衡是指慣性參照系內,物體受到幾個力的作用,仍保持靜止狀態(tài),或勻速直線運動狀態(tài),或繞軸勻速轉動的狀態(tài),叫做物體處于平衡狀態(tài)。反之,如果物體運動狀態(tài)發(fā)生變化必然是因為合外力不為零、合力矩不為零或兩者兼有。 在本問題中,細繩系在重心處。當在B狀態(tài)松手時,桿所受重力與繩的拉力作用在同一作用點上,且大小相等。桿所受合力為零,合力矩也為零。桿就應該停在松手時的狀態(tài) 反駁:既然A和 B都是平衡狀態(tài),那為什么買水果時,我們喜歡讓賣家把秤砣那邊翹得高高的,這樣

4、我們不是賺些嗎?大家繼續(xù)交流解釋:我們再來看一個現(xiàn)象驚奇嗎?為什么不驚奇? 回到沙漏問題,剛開始沙漏是傾斜的,后來為什么又直立了?請大家圍繞此現(xiàn)象進一步解釋: 發(fā)洪水時,木頭為什么都是躺著漂下來的?有沒有看到直立的木頭漂下來的呢?請大家思考: 重心與平衡關系(重心不變,支點變化了,那支點在那里呢?)不穩(wěn)定平衡隨遇平衡穩(wěn)定平衡物體的三種平衡 探討問題:物體平衡問題整個實驗過程,沙漏浮沉子的平衡狀態(tài)變化情況? 關于浮力作用點的討論,關于浮心(浮心也可以看作是浮力作用點); 物體的浮力與“浮心” 浮力大小:物體在流體中所受的浮力 等于該物體排開同體積流體的重量。(阿基米德原理) 沙漏浮沉子的重心和浮力的作用點,是否像我們初中教學畫圖中相重合? 現(xiàn)在你能完整的解釋沙漏浮沉子的現(xiàn)象嗎? 當把圓筒倒轉過來之后,由于大部分的沙子在沙漏的上部,沙漏的重心偏上,高于沙漏的浮心,導致沙漏側傾,靠在圓筒上,圓筒對其產生一個向下的摩擦力,浮力小于重力和摩擦力兩個力的合力,因此沙漏沒有馬上上浮;在沙子漏下來的過程中,沙漏的重心發(fā)生了變化,由沙漏的上部轉移到了沙漏的下部,而浮心的位置不變。當重心低于浮心時,重力產生了扶正力矩使浮沉子直立起來。浮沉子與側壁的壓力減少,摩擦力也減少。最終,浮力大于重力與摩擦力的合力時,浮沉子開始上浮。問題:啟示與教學探討請各位老師反思浮沉

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