“证明地球在自转”实验改进

龙思思 袁雄敏

Improvement of the Experiment of"Proving that the Earth is Rotating"

LONG Sisi[1]， YUAN Xiongmin[2]

（[1] Changsha Experimental School Meixihu School， Changsha， Hunan 410221；[2] Yuelu District Teacher Development Center， Changsha City， Hunan 410023）

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.30.044

实验原型及不足

《证明地球在自转》一课安排了两个教学活动：研究摆具有保持摆动方向不变的特点和模拟傅科摆实验证明地球在自转。在实验中总是出现以下的问题：装置容易晃动；摆锤容易撞击到铁架台支柱；摆锤围绕中间的铁架前后左右转动。这些都会影响学生建构摆具有保持摆动方向的概念。

在傅科摆证明地球在自转的活动中，学校仪器室中并没有傅科摆装置，就算进行模拟实验，也需要自制器材。

实验材料

电动转盘、木质圆片和木杆、单摆、360°圆形刻度表、玩具小人偶、渔线、建筑吊坠等。

实验改进及方法

1.在研究摆的特点实验中，木质圆片和木杆组装成一个门型框架，单摆悬挂在中间，再将整个装置放置在电动转盘上（如图1）。让学生操作转动底盘与不转动底盘，分别观察两种情况下摆的摆动方向。学生很容易观察得出不管底盘转动与否，摆都具有保持摆动方向不变的特征。

2.在傅科摆证明地球在自转的活动中，利用钓鱼线和建筑吊坠在实验室里制作一个3米多高的傅科摆，在傅科摆下方铺上360°的圆形刻度表。让傅科摆摆动起来，并将其过程拍摄下来，学生可以发现，随着时间的推移，摆的方向发生了偏转（如图2）。

3.增设模拟实验让学生理解傅科摆证据。如果把图2装置的摆看成是傅科摆，那么地下的转盘就相当于地球地面，增加一张360°刻度表，用小人偶表示在地面上看摆的人。当底盘不动和底盘转动时，通过手机投屏出小人偶所看到的摆的摆动方向。通过手机投屏便可以清楚地看到，只有当底盘转动时，人看到的摆才会发生改变（如图3）。

4.制作3D视频，让学生从模拟实验类比到地球宇宙空间。正如模拟实验的小人偶看到的一样，人们之所以看到傅科摆发生偏转，是因为人在地球上随着地球一起自转。

实验优点

1.自制的摆装置能平缓稳定地转动，且保证了摆的位置不变，能使学生顺利得出摆具有保持摆动方向不变的特征，为后面理解傅科摆作铺垫。

2.通过在实验室里自制傅科摆，比起教材上的阅读资料，该情境更为真实。

3.增加的模拟实验让学生更容易理解傅科摆证明地球在自转。

4.自制的3D視频，有助于学生从模拟实验类比到地球宇宙空间。