论文部分内容阅读
远古时代,人们认为地球是平的,太阳落到地平面下面,天就黑了。也有人认为,地球是不动的,太阳嵌在天幕上,由于天幕不停地转动才引起太阳东升和西落。现在。人们已经明白:每隔24小时经历的一次白天和黑夜是由于地球自转造成的。那么,怎样用实验来证明地球确实在自转呢?
历史上最有名的证明地球在自转的实验被人们称为傅科摆实验。说起傅科做这个实验,还别有趣味。那么,我们先来看这个实验,然后再自己动手做做。
话说1851年的一天。法国物理学家傅科带着他的两位青年助手来到巴黎的先贤祠。他们三人一进门便东张张,西望望,来在祠的中央止步了。抬头向穹顶望去。他们观看了一阵以后又一同离开这座大建筑物。
祠里的管事觉得这三人的行迹可疑,便立即向祠主管秉报。主管吩咐“要警惕他们,防止他们行窃或破坏”。
第二天,傅科和他的两位助手再次来到先贤祠。不过,这次他们不是空手来,而是携带着一些器物,因而行动起来比较迟缓。管事躲避在暗处,目不转睛地盯住他们的一举一动。只见其中一位助手腰间系着一根长绳,像猴子似的在一根大柱子上登攀。不一会儿这年轻人便爬到穹顶。“莫非他要盗窃穹顶上的雕刻木板?”可是,那年轻人将绳子一端系在屋梁以后。便从原来那根大柱子很快地滑下来。
那管事刚松一口气,站在下面的那位助手却立即行动起来。他将一个金属球悬挂在绳子的末端,随后又在地板上沿南向北方向画出一条白线,继而推动金属球沿着白线来回摆动起来。
管事在旁暗自思忖:他们在干什么,会不会搞定时爆炸,那个黑球说不定就是以摆动次数作为计时的定时炸弹?一想到这里便觉得不能让他们在那里继续胡搞下去了。于是,他一个箭步冲上前去。并大喝一声:“快住手,不许你们在这里搞定时爆炸!”随即又迅速用双手稳住正在缓缓摆动的金属球。
傅科站出来说: “请这位先生让开点,先让我们做完这个实验,再向你解释清楚。”
“做什么实验?”管事疑惑地问道。
“证明地球自转的实验。”傅科回答说。
“你们在愚弄人,人怎么能够看得到地球自己在转动呢?”管事以难于置信的口气发问。
“那就请你耐心看看我们的实验吧!”说完,傅科便叫助手推动金属球沿着白线方向摆动。
开始的时候,金属球沿着白线有节奏地一下一下地摆动着。随后。金属球摆动的方向渐渐地偏离了白线,由东向西旋转着。几小时后,金属球摆动的方向相对于白线形成个很大的角度。
这时。傅科指着出现的金属球舞动方向与白线的夹角对管事说: “这下子可看见了吧!这就是地球自转的证明。”
“这种夹角怎能证明地球自己在转动呢?”管事更加丈二和尚摸不着头脑了。
原来,地球像个巨大的陀螺,一刻不停地自西向东旋转着,每转一圈就是一昼夜。地球是向东转动着,而惯性使金属球始终保持原来的摆动方位,便产生金属球摆动面向西偏转的现象,因而出现与地板上的白线有一个较大的夹角。摆动方向的改变,在南北极只要24小时就能改变360°;到了北京,约需40小时才行;在赤道上,就不会看到摆动的方向有所改变了。
后人为了表彰傅科证明地球自转的实验,便将这种金属球大摆命名为“傅科摆”。我国北京天文馆大厅里也有这种傅科摆。同样日夜向人们揭示着地球白转的秘密。
现在,就让我们自己来做类似于傅科摆的实验吧。
实验一
取直径为50厘米的白色搪瓷面盆一只。为便于观察,用特种铅笔,在面盆边缘沿顺时针向每隔30°作一标记,将其12等分。分别为0°、30°、60°、90°、…、180°、…、270°、…、360°,如上图。为防止外界振动和干扰,将盛满清水的面盆置于底搂的水泥地面。取一张吹塑纸。用刀片剪裁成宽0.1~0.2厘米、长8厘米的纸条(当然也可用笛膜或细竹丝代替)。将吹塑纸条浮于面盆水面,两端平稳地指向0°和180°。为防止风吹和外界影响,可在面盆上盖一薄板。经过3~4小时,轻轻打开薄板,你会惊奇地发现,吹塑纸条沿顺时针方向“转过”一个角度。由于面盆随着地表作逆时针方向转动,而浮于水面的吹塑纸条并没有转动,其指示的转动角度,恰恰验证了地球的自转。
实验二
将一把钥匙挂在一根细长的线的下端,固定细线的另一头,然后,在正好能接触钥匙尖的地方放一个水平沙盘。将钥匙拉开一定的角度后放手让它自由摆动。钥匙会在沙盘上画出它运动的轨迹。一开始是一条线,一段时间以后,这条线会偏转一定的角度,成为一个对称的扇形。随着时间的推移,偏转角度越来越大,每小时大约偏转15度,恰好是地球自转的角速度。这样就可以准确而明显地演示出地球的自转。
这个实验是利用了惯性来完成的。当钥匙这种比较重的物体在摆动的时候,由于惯性,它会保持原来的方向。地球由于自转使大地平面不断地出现偏转角度。这样就会偏离钥匙的摆动方向。通过摆动的钥匙在沙盘上留下的痕迹,就展现出了偏离的角度,从而展示出了地球的自转。
历史上最有名的证明地球在自转的实验被人们称为傅科摆实验。说起傅科做这个实验,还别有趣味。那么,我们先来看这个实验,然后再自己动手做做。
话说1851年的一天。法国物理学家傅科带着他的两位青年助手来到巴黎的先贤祠。他们三人一进门便东张张,西望望,来在祠的中央止步了。抬头向穹顶望去。他们观看了一阵以后又一同离开这座大建筑物。
祠里的管事觉得这三人的行迹可疑,便立即向祠主管秉报。主管吩咐“要警惕他们,防止他们行窃或破坏”。
第二天,傅科和他的两位助手再次来到先贤祠。不过,这次他们不是空手来,而是携带着一些器物,因而行动起来比较迟缓。管事躲避在暗处,目不转睛地盯住他们的一举一动。只见其中一位助手腰间系着一根长绳,像猴子似的在一根大柱子上登攀。不一会儿这年轻人便爬到穹顶。“莫非他要盗窃穹顶上的雕刻木板?”可是,那年轻人将绳子一端系在屋梁以后。便从原来那根大柱子很快地滑下来。
那管事刚松一口气,站在下面的那位助手却立即行动起来。他将一个金属球悬挂在绳子的末端,随后又在地板上沿南向北方向画出一条白线,继而推动金属球沿着白线来回摆动起来。
管事在旁暗自思忖:他们在干什么,会不会搞定时爆炸,那个黑球说不定就是以摆动次数作为计时的定时炸弹?一想到这里便觉得不能让他们在那里继续胡搞下去了。于是,他一个箭步冲上前去。并大喝一声:“快住手,不许你们在这里搞定时爆炸!”随即又迅速用双手稳住正在缓缓摆动的金属球。
傅科站出来说: “请这位先生让开点,先让我们做完这个实验,再向你解释清楚。”
“做什么实验?”管事疑惑地问道。
“证明地球自转的实验。”傅科回答说。
“你们在愚弄人,人怎么能够看得到地球自己在转动呢?”管事以难于置信的口气发问。
“那就请你耐心看看我们的实验吧!”说完,傅科便叫助手推动金属球沿着白线方向摆动。
开始的时候,金属球沿着白线有节奏地一下一下地摆动着。随后。金属球摆动的方向渐渐地偏离了白线,由东向西旋转着。几小时后,金属球摆动的方向相对于白线形成个很大的角度。
这时。傅科指着出现的金属球舞动方向与白线的夹角对管事说: “这下子可看见了吧!这就是地球自转的证明。”
“这种夹角怎能证明地球自己在转动呢?”管事更加丈二和尚摸不着头脑了。
原来,地球像个巨大的陀螺,一刻不停地自西向东旋转着,每转一圈就是一昼夜。地球是向东转动着,而惯性使金属球始终保持原来的摆动方位,便产生金属球摆动面向西偏转的现象,因而出现与地板上的白线有一个较大的夹角。摆动方向的改变,在南北极只要24小时就能改变360°;到了北京,约需40小时才行;在赤道上,就不会看到摆动的方向有所改变了。
后人为了表彰傅科证明地球自转的实验,便将这种金属球大摆命名为“傅科摆”。我国北京天文馆大厅里也有这种傅科摆。同样日夜向人们揭示着地球白转的秘密。
现在,就让我们自己来做类似于傅科摆的实验吧。
实验一
取直径为50厘米的白色搪瓷面盆一只。为便于观察,用特种铅笔,在面盆边缘沿顺时针向每隔30°作一标记,将其12等分。分别为0°、30°、60°、90°、…、180°、…、270°、…、360°,如上图。为防止外界振动和干扰,将盛满清水的面盆置于底搂的水泥地面。取一张吹塑纸。用刀片剪裁成宽0.1~0.2厘米、长8厘米的纸条(当然也可用笛膜或细竹丝代替)。将吹塑纸条浮于面盆水面,两端平稳地指向0°和180°。为防止风吹和外界影响,可在面盆上盖一薄板。经过3~4小时,轻轻打开薄板,你会惊奇地发现,吹塑纸条沿顺时针方向“转过”一个角度。由于面盆随着地表作逆时针方向转动,而浮于水面的吹塑纸条并没有转动,其指示的转动角度,恰恰验证了地球的自转。
实验二
将一把钥匙挂在一根细长的线的下端,固定细线的另一头,然后,在正好能接触钥匙尖的地方放一个水平沙盘。将钥匙拉开一定的角度后放手让它自由摆动。钥匙会在沙盘上画出它运动的轨迹。一开始是一条线,一段时间以后,这条线会偏转一定的角度,成为一个对称的扇形。随着时间的推移,偏转角度越来越大,每小时大约偏转15度,恰好是地球自转的角速度。这样就可以准确而明显地演示出地球的自转。
这个实验是利用了惯性来完成的。当钥匙这种比较重的物体在摆动的时候,由于惯性,它会保持原来的方向。地球由于自转使大地平面不断地出现偏转角度。这样就会偏离钥匙的摆动方向。通过摆动的钥匙在沙盘上留下的痕迹,就展现出了偏离的角度,从而展示出了地球的自转。