海水的漲落現(xiàn)象就是我們常說的潮汐。天體無法被看成質(zhì)點,從而造成組成天體不同部位的物質(zhì)所受力存在差異,這種差異就是引潮力。
為了更好地理解潮汐的原理,我制作了地球引潮力演示儀。
一、基本思路
利用磁鐵磁吸鐵粉,推動透明塑料薄膜向前或向后起伏涌動,能較直觀地觀察潮汐現(xiàn)象。
二、研究過程
鐵粉被吸附到怎樣的高度才能既顯現(xiàn)“海浪潮”,又不會被磁鐵強大的磁力吸附上去?
我先把鐵粉放在桌面上,用同一磁鐵在離桌面上方不同高度處平行劃過,最終測得適宜高度在5.9厘米處,低一點鐵粉就會飛出去。但這時“海浪潮”現(xiàn)象不明顯,演示效果不理想。
有一次,中午剛吃完飯,我偶然看到桌上用來蓋住剩菜的保鮮膜,不由得靈機一動:如果用透明塑料薄膜蓋住鐵粉,既能演示“海浪潮”現(xiàn)象,又不用擔(dān)心鐵粉“飛”出去了。隨后我還把鐵粉換成受磁力作用面積更大的鐵屑,用鐵屑代表海水,用透明塑料薄膜代表海平面,用鋼磁代表月亮(天體)。
用改進后的裝置演示實驗,現(xiàn)象確實更明顯。從側(cè)面觀察時,透明塑料薄膜對“海浪潮”效果有放大作用,便于觀察。
然而,引潮力作用的是整個地球,取一小塊地區(qū)進行展示不夠全面。為了更完整地演示引潮力的現(xiàn)象,我又進行了改進。我先制作一個直徑32厘米的地球儀框架,定制一個直徑為25厘米的中空不銹鋼球充當(dāng)?shù)厍?,在框架上方量取白道夾角變化的中間值來固定月球90°直角支架。用邊框勾勒出“陸地”,用橡皮泥捏出“地形”后填充,在“海洋”區(qū)域貼上磁卷,噴上藍色漆。
由于磁卷的吸力太小,鐵屑易滑落到地球儀下端。為了克服重力,我在磁卷上附了一層磁泥,再撒上鐵屑,覆蓋藍色薄膜,貼在“陸地”邊框。這樣當(dāng)“天體”劃過“海洋”上空時,所到之處泛起一陣“海浪潮”。
三、實驗演示
用地球引潮力演示儀演示月球(天體)從海上運動的過程。當(dāng)“天體”劃過“海洋”上空時,能直觀地觀察到“海水”也出現(xiàn)起伏。
該演示儀生動形象地演示了潮汐的現(xiàn)象,提升了同學(xué)們探究潮汐現(xiàn)象原理的興趣,得到老師、同學(xué)們的一致好評。
四、后期改進方向
地球潮汐的產(chǎn)生不單靠天體,還有地球繞轉(zhuǎn)時的離心力。該演示儀只演示了正面地月引力關(guān)系,不能演示離心力形成潮汐現(xiàn)象。之后我將努力尋找解決方案,做出更全面的演示儀。(指導(dǎo)老師:鄧江軍)
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2024年6期