转惯性
傅科的这个摆的是一个演示地球自转的实验。这种摆也因此被命名为“傅科摆”。傅科摆为什么能够演示出地球自转呢?简单的说,因为惯性。
通常,我们说“地球具有自转”的时候,我们并没有明确出它到底相对于什么自转。这是一个非常重要的问题,如果没有参照物,谈论运动是不可想象的。还没有办法在空间中打上一根钉子作为绝对的参照物,因此,我们只能依靠较远的、看起来似乎是静止的天体作为参照物。事实上,那些天体也绝不是“空间中的钉子”,只不过因为它们实在太遥远了,我们不妨——事实上恐怕也是唯一的选择——把它们作为参照物。以遥远的恒星作为参照物,一个物体不受外力作用的时候,将一直保持它的运动状态。这也是牛顿第一定律
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摆是一种很有趣的装置。给摆一个恰当的起始作用,它就会一直沿着某一方向,或者说某一平面运动。如果摆的摆角小于5度的话,摆锤甚至可以视为做一维运动的谐振子。
现在,考虑一种简单的情况,假如把傅科摆放置在北极
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"欢迎登陆21世纪教育网 )点上,那么会发生什么情况呢?很显然,地球在自转——相对于遥远的恒星自转。同样,由于惯性,傅科摆的摆锤相对于遥远恒星的运动方向(平面)是不变的。(你可以想象,有三颗遥远的恒星确定了一个平面,而傅科摆恰好在这个平面内运动。由于惯性,当地球以及用来吊起摆锤的架子转动的时候,摆锤仍然在那个平面内运动)那么什么情况发生了呢?你站在傅科摆附近的地球表面上,显然会发现摆动的平面正在缓缓的转动,它转动的速度大约是钟表时针转动速度的一半,也就是说,每小时傅科摆都会顺时针转过15度。摆在同一平面内运动,这里所说的平面是由远方的恒星确定的
如果把傅科摆放置赤道上呢?那样的话,我们将观察不到任何转动。把摆锤的运动看做一维谐振(单摆),由于它的运动方向与地轴平行,而地轴相对遥远的恒星是静止的,所以我们观测不到傅科摆相对地面的转动。
现在把傅科摆移回巴黎。摆锤的运动可以分解为沿地轴方向的和与之垂直方向上的两个分运动。后者会产生相对地面的旋转(正如北极的傅科摆)。这两个分运动合成的结果是,从地面上的人看来,傅科摆以某种角速度缓慢的旋转——介于傅科摆在北极和赤道的角速度之间。(也可以从科里奥利力
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"欢迎登陆21世纪教育网 )的角度解释,得出的结论是一样的)如果在北极的观测到傅科摆旋转一周的时间是A(A=24h),那么在任意纬度γ上,傅科摆旋转一周所需的时间是A/sinγ。对于巴黎,这个数字是31.8小时。(共14张PPT)
地
球
的
自
转
我们把地球绕地轴的自西向东的旋转运动叫做地球自转。
地球自转:
哪些现象可以证明地球是在不停地绕地轴旋转?
你知道吗
1.日月星辰的东升西落
2.昼夜交替
3.傅科摆实验
地球自转实验:
1、利用蜡烛火焰模拟太阳,再利用火柴杆和橡皮泥制作一个十字方向标,再将小红旗插在垂直方向标的平面上。并利用橡皮泥把方向标和小红旗粘在上海附近的经纬线的交叉点上,使方向标分别和经线、纬线方向一致。
2、按图示方向转动地球仪,观察小红旗与蜡烛火焰之间的方位变化以及蜡烛发出的光线相对于小红旗的照射方向。
注:由于太阳离地球非常遥远,人们把照到地球上的太阳光线画成平行光线。
实验:
地球自转实验:
1、假如小红旗代表观测者,当地球旋转到A位置时,太阳位于观测者的
方;当地球旋转到B位置时,太阳位于观测者的
方;当地球旋转到C位置时,太阳位于观测者的
方。
2、对观测者来说,正处于中午的是
图,处于日出的是
图,处于日落的是
图。
B
A
C
东南
正南
西南
东
北
西
南
宇航员在北极上空看地球自转的方向?
宇航员在南极上空看地球自转的方向?
很多同学都有着同样一个梦想,象杨利伟一样能够遨游太空为国争光,在太空中俯看我们的家园——地球,那同学们有没有想过,在太空中的不同角度观察地球,地球是怎样转动的呢?
换个角度看地球:
我一定知道的:
宇宙中的天体都有昼夜现象吗?如果不是,请举例说明。
昼夜现象:地球是个不发光、不透明的球体,在某一时刻,太阳只能照亮半个地球,亮的半球为昼,暗的半球为夜。
我一定知道的:
地球每自转一周,白天和黑夜更替一次即为一个周期,那么地球自转的周期是多少时间呢?
时间大约是24小时,通过科学家的测量,更精确的时间是23小时56分4秒。
太
阳
光
A
B
C
D
北极
夜半球
昼半球
晨昏线
晨线
昏线
读图:
昼夜交替的周期对地球上生命的形成和发展有没有好处?为什么呢?
我一定知道的:
昼夜交替的周期提供地球表面有适于生命形成和发展的温度条件,并有利于地球生物的休养生息。
地球自转周期为一天,地球上有一半的地方在阳光的照射下,且在不停变化之中,使地球表面不至于太冷或者太热。
今天的学习你都知道了哪些:
1、地球自转:我们把地球绕地轴的自西向东的旋转运动叫做地球自转。
从北极上空看,地球作逆时针方向旋转;
从南极上空看,地球作顺时针方向旋转。
2、昼夜现象:地球是个不发光、不透明的球体,在某一时刻,太阳只能照亮半个地球,亮的半球为昼,暗的半球为夜。
4、晨昏线:随地球自转,地球表面由黑夜转为白昼的界线为晨线,相反是昏线。
3、自转周期:地球每自转一周,白天和黑夜就更替一次,时间约为24小时。
我一定知道的:
在地球仪上找一找,哪个国家位于地球上我国的背面?现在我们正在教室里学习,那个国家中的大多数人正在干什么?
课外独立思考:
1、作业本;
2、搜集证明地球自转的证据,可以以文字或图片的形式(文字或图片要注明出处)。