在寒假中,我偶然间看到小孩子们嬉戏玩耍的磁性小球,突发奇想,用磁性小球做了一个小“游戏”。
首先准备一个废弃的铁管和一个磁性小球,将磁性小球从铁管的正上方由静止开始下落,但根据我的生活经验,我却发现小球的落地时间不太对劲,于是我又做了一组对比实验,用相同高度,另一组实验让小球做自由落体运动,结果是我听到了一前一后两声小球落地的声音,这也证实了我的发现,但,为什么会出现这种“延时”的现象呢?
我认为,下落时间的不同应与实验用品材料的不同有关,为了证实我的猜想,我做了几组对比实验:
材料 | 结果 | |
实验一 | 铁制管,磁性小球 | 下落时间比自由落体长 |
实验二 | 塑料管,磁性小球 | 下落时间与自由落体相同 |
实验三 | 铁制管,塑料小球 | 下落时间与自由落体相同 |
实验四 | 塑料管,塑料小球 | 下落时间与自由落体相同 |
(长管和小球的材料为唯一变量,其余均相同。)
实验结果证实了我的猜想,小球下落的时间确实与材料有关,通过实验,我们可以发现,当小球为磁性小球,长管为铁制管的时候,下落时间要比其它几组实验时间更长。那么,究竟为什么会产生这样神奇的“延时”现象呢?通过查阅书籍并结合课堂上学到的知识,原来是磁性小球切割了磁感线,从而使金属管中产生了感应电流,又由于磁极与磁极间的相互排斥使小球受到向上的阻力,如此,加速度减小,根据公式h=½at²,时间与加速度成反比,时间自然也就变长了。
听了我的解释,我的朋友也兴冲冲的做了和我相同的实验,却发现了不同的结论,从她的实验中,无论小球和长管采用什么材料,下落时间都与自由落体的时间是相同的。我仔细检查了她所用的材料,却发现她用的是装修厨房用的燃气金属长管,由于陈旧是开裂了的,也就是说这个长管并非闭合的导体,难道,真的是因为铁管不闭合,才使得下落时间出了问题吗?为了证实这个猜想,我又做了几组对比实验:
金属管是否闭合 | 结果 | |
实验五 | 是 | 下落时间与自由落体相同 |
实验六 | 否 | 下落时间比自由落体长 |
(铁制管是否开槽为唯一变量,其余均相同。)
在反复做了相同的几组实验过后,我发现,开了槽的铁管都无法影响小球下落的时间,这是为什么呢?我上网查询了相关的资料,发现了其中的原因,原来开了槽的金属管是无法形成闭合的回路的,而感应电流形成的必要条件之一便是闭合的回路,没有闭合回路,也就无法形成感应电流,也就无法形成阻力了。
通过以上两组实验,我们解释了所谓神奇的“延时”现象,也发现了这种现象存在的条件。同时我们也感受到了物理的重要性和它带给我们的神奇经历。
在生活中,也有很多现象和应用是可以用电与磁来解释的,例如给我们带来巨大方便的发电机,虽然只是几组小小的实验,但是能够运用自己所学到的物理知识去解决问题,不仅让物理这一学科体现它的实用性,而且激发了我们去实验,去探索新知的*。
作 者:万州上海中学高2019级15班 谭黎
指导教师: 万州上海中学 田 杰
教师评语:该文作者善于探究,通过游戏偶然发现了奇妙的延时现象。利用科学探究的方法实验对比探究,理论解释,最终找到了小磁球延时的原因。该文探究过程层层深入,探究方法科学合理,体现了作者良好的科学习惯和方法。
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