今年學(xué)校的暑假作業(yè)有一篇科學(xué)小論文的選做作業(yè),要求是做成電子版。小朋友把新冠疫情期間在家做的實(shí)驗(yàn)整理成了一篇小文章,又把暑假里的一次調(diào)研整理成了第二篇科學(xué)小論文,共完成了兩篇,小有成就感。以下是第一篇的內(nèi)容。
探索神奇的離心力
世界很奇妙,科學(xué)很神奇,在新冠疫情期間,我在家里思考了這樣一個(gè)問題:什么是離心力。我們所生活在的世界上,到處都有力的存在,所有的力都是有方向的。就比如我下面要探討的離心力。我通過觀察、提出問題、實(shí)驗(yàn)和作出判斷的幾個(gè)步驟來分析生活中存在在我們身邊的離心力。
1.觀察:
當(dāng)我們?cè)谙茨樑_(tái)盆里存半盆水,用手朝一個(gè)方向使勁攪拌,制造出一個(gè)漩渦水柱,漩渦中心的上面是空心的,這里的水朝四周甩出去,流出中間的空檔。由于地球的磁場(chǎng)的方向,在北半球這個(gè)漩渦是順時(shí)針的,在南半球這個(gè)漩渦是逆時(shí)針的。
當(dāng)我們把水果放進(jìn)榨汁機(jī)里,按下按鈕,榨汁機(jī)開始工作,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)水果會(huì)迅速地變成果汁,果汁飛快地往榨汁機(jī)的內(nèi)壁撞擊過去。
當(dāng)我們用洗衣機(jī)洗衣服時(shí),衣服洗完了,我們打開洗衣機(jī),就會(huì)發(fā)現(xiàn)衣物都緊貼著洗衣機(jī)的內(nèi)壁,呈螺旋狀。
當(dāng)我們?nèi)ビ螛穲@玩,會(huì)看見過山車用飛快的速度在空中翻一個(gè)巨大的圓圈,過山車在圓圈的最高處,頭是朝下的,卻沒有重重地摔在地上,而是穩(wěn)穩(wěn)地緊貼在軌道上繼續(xù)飛馳。
2.提出問題:
被攪拌的水的轉(zhuǎn)動(dòng)不論是順時(shí)針還是逆時(shí)針,它都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)漩渦水柱。這是為什么呢?
水果在榨汁機(jī)里被榨成果汁,可是中間也是空心的。這是為什么呢?
洗完的衣物都緊貼著洗衣機(jī)的內(nèi)壁,這是為什么呢?
游樂場(chǎng)的過山車在高速運(yùn)轉(zhuǎn)頭朝下時(shí)沒有掉下來,這是為什么呢?
是不是有一種由內(nèi)往外沖的力在起作用呢?當(dāng)卡西尼號(hào)開始它35億公里的旅程,它繞過太陽做了一個(gè)很酷的引力彈弓,向土星飛奔而去,在這里是不是也有這種由內(nèi)往外沖的力在起作用呢?讓我們通過做實(shí)驗(yàn)來尋找這種力吧。
3.實(shí)驗(yàn):
我在家里做了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這個(gè)自然現(xiàn)象。我拿了一個(gè)空塑料瓶,用一根長(zhǎng)繩固定在瓶口兩側(cè),并在瓶口的正上方把兩側(cè)的繩變成一股,再往瓶里裝半瓶水,實(shí)驗(yàn)材料就準(zhǔn)備好了。接下來,我拽著繩子把瓶子垂下來,以我的手為圓心,使瓶子做鐘擺運(yùn)動(dòng),先讓瓶子左右運(yùn)動(dòng)幾下,然后就用力讓它以我的手為圓心做圓周運(yùn)動(dòng),就看見瓶子轉(zhuǎn)啊轉(zhuǎn)啊,不停地畫圓圈,但是,很奇妙,瓶里的水一滴都沒有灑出來。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn),我跟滿威寧老師所說的離心力來了一次親密接觸,在這里起作用的正是離心力!
4.判斷:
哪些情況下會(huì)產(chǎn)生離心力呢?讓我們來看看寫這個(gè)圖表:
5.結(jié)論:
離心力是一種能把物體甩出去的力,它是一種虛擬力。在我的實(shí)驗(yàn)對(duì)象中,水盆里旋轉(zhuǎn)的水、在榨汁機(jī)里的水果、洗衣機(jī)內(nèi)的衣服、游樂場(chǎng)的過山車、我實(shí)驗(yàn)用的水杯,它們都具有一定的質(zhì)量,并且都有圍繞某一個(gè)圓心做的圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此在這些對(duì)象上都存在著由內(nèi)往外沖的離心力。而在卡西尼號(hào)用的引力彈弓原理中,它借助太陽的引力做瞬間加速運(yùn)動(dòng),但它并沒有完成完整的圓周運(yùn)動(dòng),因此在這個(gè)過程中,并不是離心力在起作用。如果,它繞著太陽完成了圓周運(yùn)動(dòng),那么,它就被太陽的引力俘獲,會(huì)象衛(wèi)星一樣,繞著太陽轉(zhuǎn)了,不再會(huì)脫離太陽軌道。這一點(diǎn),在滿威寧教授那里獲得了證實(shí)。