单摆测量中的新颖问题



单摆测量中的新颖问题

◇湖南陈方正

物理学习的任务之一就是利用所学知识解决生活、生产中的实际问题．利用单摆间接测量物理量就是其重要内容之一,是培养学生创新能力、开拓精神的重要途径．

1估测平均流量

提供一定容积并盛满水的“可乐瓶”1只(瓶底有一小孔)、细线1根、米尺1把、小砝码1个、盛水的桶1只,试估计水从瓶底小孔连续流出的平均流量．

2测旗杆高

阴天,面对高高的均匀钢管做成的旗杆,一阵风吹来,旗杆来回摆动．“旗杆有多高?”同学们七嘴八舌地猜着．你能写出估测的原理、实验方法和旗杆高度的计算公式吗?

分析设x为杆重心相对竖直平衡位置的位移,则F=mgtanα，其中α为此时杆与竖直方向的夹角.

3穿越无底洞的时间

若沿地球两极间的地轴钻1个洞,当一物体从北极无初速度地落入这无底洞时,物体将如何运动?到达南极的时间是多少?

分析设地球是密度均匀的圆球体,物体在地球内部所受地球引力

4测磁铁与铁板间的磁力

如何测量磁铁和铁板相距1 cm间的磁力?这一问题在中学物理中是没有学过的,很多同学一筹莫展．

5用一根细线估测山的高度

两登山运动员想估测一下某山山顶到山脚的高度,他们手中有手表、1根较长的细线.他们分别在山脚和山顶各做了一次实验,便估算出了山的高度(已知地球半径R为已知,山脚下重力加速度为g0),请说明他们是如何测量出高度的．

分析重力加速度与山的高度有关,我们可以先想办法测量重力加速度然后再利用万有引力来计算出高度．具体过程如下:

本题巧妙地将万有引力和单摆联系在一起,利用单摆的周期只与摆长和重力加速度有关以及重力加速度又与高度有关巧妙地设计实验并解决问题,考查了学生的知识迁移和随机应变的能力．

(作者单位：湖南省长沙市雅礼中学)