力学

M-R1:小型和大型阀芯

单位

刚体的滚动

目的

在这个简单但有趣的系统中探索旋转和平移运动之间的关系

设备

带绳子的大线轴

建议

线轴会朝哪个方向滚动

  1. 绳子被拉过线轴
  2. 绳子被拉到线轴下面
  3. 证明临界角

讨论

  1. 用线轴上的绳子拉
  2. 线轴向前移动
  3. 用线轴下面的绳子拉
  4. 线轴向前移动

三轮车

单位

刚体的滚动

目的

请参阅大线轴和小线轴的评论

设备

  1. 三轮车
  2. 绳子

建议

讨论

M-R3:总督

单位

旋转动力学

目的

说明向心力的作用

设备

  1. 变速钻机
  2. 州长大会

建议

讨论

1. 设置

2-4. 调速器质量的位置随着转速的增加而逐渐增大

M-R4:地球是平的

单位

旋转动力学

目的

说明向心力的作用

设备

  1. 变速钻机
  2. 压平装置

建议

讨论

1. 设置

2-3. 该装置的形状随着转速的增加而逐渐增大

M-R5:自行车轮

单位

角动量

目的

说明角动量守恒

设备

  1. 带把手的led轮辋自行车车轮
  2. 旋转金属凳
  3. 电鼓式电机(20k rpm)

建议

  1. 在车轮缓慢转动的情况下，演示转矩(a)转动轴(b)折断的效果
  2. 快速旋转，要求学生(a)沿着轴平移轮子(b)转动轴
  3. 请一个(小)学生坐在凳子上. 手握纺车，轴线垂直. 让学生把轴翻转180度.

讨论

M-R6:纺纱凳

单位

角动量

目的

说明角动量守恒

设备

  1. 旋转金属凳
  2. 两个手杠(杠铃)

建议

  1. 让学生坐在凳子上，双手伸出重物
  2. 让学生旋转，让她把重物放到胸部.
  3. 让她再把胳膊伸出来.

讨论

为了达到最佳效果，选择一个体重小但平衡感高度发达的学生.

  1. 双臂伸展，旋转速度较慢
  2. 手臂靠近胸部，旋转速度更快

M-R7:陀螺仪和陀螺

单位

刚体旋转

目的

说明角动量守恒; Demonstrate precession, nutation

设备

  1. 大的陀螺仪  带电动马达
  2. 大型自由陀螺仪 (帕斯科)
  3. 其他各种免费陀螺仪
  4. 单口陀螺仪 (俄罗斯)
  5. 什锦上衣(待购)

建议

  1. 陀螺仪“记住”一个方向
  2. 岁差在以下情况下改变方向:
    (a)在不同的点上施加重力扭矩
    (b)旋转方向反转
  3. 旋进率与旋进率成反比

讨论

请参阅所提供的链接中的说明

M-R8:滚动比赛

单位

轧制刚性箍，圆柱和球体

目的

对转动惯量的概念及其在滚动运动中的作用有直观的认识

设备

  1. 斜面
  2. 旋转对称的各种物体(圆柱几何和球面几何)
  3. 两罐汤

建议

安排比赛并要求预测结果;

  1. Two brass hoops; two cylinders; two spheres
  2. Hoop and cylinder; cylinder and sphere; hoop and sphere
  3. Two disks, one with a stud; sphere and spherical shell; sphere and "trick" spherical shell
  4. 两个神秘的汤(e.g. 鸡汤和鸡肉秋葵汤)

讨论

设g为形状因子(g=1. 壳层中，SPH的g=2/3. 壳体，圆柱体g=1/2，球体g=2/5). 则滚动(无滑移)动能为KE=Mv2 (1+g)/2，其中v为质心速度. 因此，与M无关，具有较小g的物体赢得了比赛.

提供一个装有许多滚动物体的盒子. 还有一些“恶作剧”对象. 

M-R9:沟里的球

目的

关于vcm和角速度之间的可变关系的滚动的有趣例子

设备

  1. 有相等凹槽的斜面
  2. 有不等凹槽的斜面
  3. 不同半径的金属球

建议

安排比赛并要求预测结果;

  1. 两个相同的球，不同宽度的凹槽
  2. 两个不同的球，相同宽度的凹槽
  3. 不同的球，不同的凹槽(可以达到相同的vcm)!)

讨论

在求解时需要仔细的力图!

M-R10:滚动漏斗

单位

角动量

目的

用漏斗和球演示角动量的物理性质

设备

  1. 带夹的支架
  2. 玻璃漏斗
  3. 带环夹具
  4. 装有几个小球的盒子

建议

  1. 让球滚下漏斗，不要绕漏斗的对称轴旋转
  2. 让球开始滚动，使循环尽可能接近水平面

讨论

当角动量恒定时，L=Iw, I=mr2， w与旋转半径的平方成反比

  1. 装置和设备
  2. 准备放球
  3. 沿着漏斗慢慢旋转
  4. 在漏斗中快速旋转

M-R11:重心悖论

单位

转动惯量

目的

为了证明点质量的转动惯量与r^2的关系

设备

  1. 铝杆
  2. 自夹持黄铜块

建议

请学生投票选出杆子上最稳定的位置

讨论

质量越高，装置越稳定因为稳定惯性矩以r^2的形式增加, 而不稳定力矩是r.

  1. 设备
  2. 顶部质量
  3. 海底质量

手册页: (1) (2) (3) (4) (5)

M-R12:翻盖上衣

单位

旋转

目的

旋转动力学

各类

  1. 木头上面
  2. 小鞋带
  3. 处理

建议

把盖子放进把手的侧孔里, 然后把鞋带穿进去，绕在上面.

讨论

  1. 设备
  2. 让陀螺旋转
  3. 上旋转
  4. 顶部翻转过来

M-R13:福柯摆

单位

惯性(摆)

目的

来演示一下福柯摆是如何工作的

设备

Cenco投影傅科摆

建议

  1. 当钟摆摆动时，轻轻转动平台
  2. 不用来演示科里奥利效应吗

讨论

  1. 北极上空的钟摆
  2. 钟摆摆动
  3. 开销

手册页:(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)  

M-R14:铰链杆和落球

单位

重力加速度

目的

为了说明角加速度和线加速度的区别

设备

  1. 铰链39“粘与塑料杯和高尔夫球tee在精神错乱的结束.
  2. 木制支柱，分开的板.
  3. 一个橡皮球和一个钢球.

建议

一定要迅速拉出道具，尽量不要打扰板直接下降.

讨论

  1. 设备
  2. 设置

手册页:(1) (2) (3) (4)  

懒苏珊

目的

探索旋转的物体

设备

  1. 转盘旋转平台

建议

  1. 站在平台上要小心
  2. 与哑铃一起使用来显示转动惯量

讨论

M-R16:旋转加速箱

单位

旋转

目的

说明旋转运动对流体的影响

设备

  1. 带拇指螺钉和方螺母的旋转加速箱(2ea).)
  2. ME-8951旋转平台
  3. ME-8955电机驱动器(可选)
  4. 直流电源型号:GPS-1850(可选)

建议

  1. 将油箱加满2加仑左右.5 cm.
  2. 对电源进行微调，控制好角速度.
  3. 使用有色水.g. 酸果蔓汁.

讨论

  1. 设备
  2. 浅抛物线(低角速度)
  3. 更高的角速度
  4. 更高的速度，抛物线的顶点在水箱下方

M-R17:旋转圆柱罐

单位

旋转液体

目的

说明在圆形容器中旋转的流体

设备

  1. Cran-Grape汁
  2. 透明圆柱罐
  3. 旋转平台
  4. 与马达相连的电源
  5. 聚苯乙烯泡沫塑料牙套

建议

参见矩形旋转槽的建议

讨论

M-R18:旋转球

单位

角动量

目的

说明, 自, 系统的角动量是守恒的, 当第一个球滚下坡道时，坡道会加速, 造成连续球滚下坡道之间的延迟.

设备

  1. 旋转平台
  2. 三个球的角动量
  3. 计算机信号接口(可选)

建议

  1. 记住，当三个球旋转时，要加两个配重.
  2. 尝试不同高度的斜面
  3. 不要旋转太快，因为球会飞到空中

讨论

M-R19:扭转弹簧

单位

转动惯量

目的

太阳城官网几种简单形状的转动惯量, 包括一个质点绕固定轴旋转距离为r的关系I=f(r). 

设备

  1. 工作台夹紧或加重底座
  2. 扭力轴
  3. 有两个可移动质量的杆
  4. 实木圆盘(直径225厘米).)
  5. 实木圆柱体(直径90厘米).)
  6. 中空金属圆柱体(直径90cm).)
  7. 实木气缸和空心金属气缸的支撑板
  8. 圆形金属盘

建议

  1. 扭转弹簧，使它被压缩而不是被拉伸
  2. 金属盘可以绕几个不同的轴旋转

讨论

  1. 设备
  2. 两个质量相等的圆柱体，一个是空心钢，另一个是实木
  3. 杆子的中心与质量相连
  4. 杆与质量连接在它的末端
  5. 绕质心旋转的金属圆盘
  6. 木质圆盘直径225cm

手册页:(1) (2) (3) (4) (5)  

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