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單擺測量中的新穎問題

◇湖南陳方正

物理學(xué)習(xí)的任務(wù)之一就是利用所學(xué)知識(shí)解決生活、生產(chǎn)中的實(shí)際問題．利用單擺間接測量物理量就是其重要內(nèi)容之一,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、開拓精神的重要途徑．

1估測平均流量

提供一定容積并盛滿水的“可樂瓶”1只(瓶底有一小孔)、細(xì)線1根、米尺1把、小砝碼1個(gè)、盛水的桶1只,試估計(jì)水從瓶底小孔連續(xù)流出的平均流量．

2測旗桿高

陰天,面對(duì)高高的均勻鋼管做成的旗桿,一陣風(fēng)吹來,旗桿來回?cái)[動(dòng)．“旗桿有多高?”同學(xué)們七嘴八舌地猜著．你能寫出估測的原理、實(shí)驗(yàn)方法和旗桿高度的計(jì)算公式嗎?

分析設(shè)x為桿重心相對(duì)豎直平衡位置的位移,則F=mgtanα，其中α為此時(shí)桿與豎直方向的夾角.

3穿越無底洞的時(shí)間

若沿地球兩極間的地軸鉆1個(gè)洞,當(dāng)一物體從北極無初速度地落入這無底洞時(shí),物體將如何運(yùn)動(dòng)?到達(dá)南極的時(shí)間是多少?

分析設(shè)地球是密度均勻的圓球體,物體在地球內(nèi)部所受地球引力

4測磁鐵與鐵板間的磁力

如何測量磁鐵和鐵板相距1 cm間的磁力?這一問題在中學(xué)物理中是沒有學(xué)過的,很多同學(xué)一籌莫展．

5用一根細(xì)線估測山的高度

兩登山運(yùn)動(dòng)員想估測一下某山山頂?shù)缴侥_的高度,他們手中有手表、1根較長的細(xì)線.他們分別在山腳和山頂各做了一次實(shí)驗(yàn),便估算出了山的高度(已知地球半徑R為已知,山腳下重力加速度為g0),請(qǐng)說明他們是如何測量出高度的．

分析重力加速度與山的高度有關(guān),我們可以先想辦法測量重力加速度然后再利用萬有引力來計(jì)算出高度．具體過程如下:

本題巧妙地將萬有引力和單擺聯(lián)系在一起,利用單擺的周期只與擺長和重力加速度有關(guān)以及重力加速度又與高度有關(guān)巧妙地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并解決問題,考查了學(xué)生的知識(shí)遷移和隨機(jī)應(yīng)變的能力．

(作者單位：湖南省長沙市雅禮中學(xué))