沙漏奇疑现象探究

1、沙漏“奇疑”现象探究陈海深 广西师大物理科学与技术学院广西师大科学教育研究所沙漏“奇疑”现象探究观察结构: 演示实验： 整个沙漏是一个封闭的容器。如图（甲）所示。 如果把圆筒容器倒转过来，置于桌面上，如图(乙)所示。里面的沙漏将会怎么运动？ 有人猜测，沙漏将会马上上浮，回到圆筒容器的顶部。这是基于什么样的理由？沙漏“奇疑”现象探究请各小组仔细观察，只描述看到的现象。各小组描述看到的现象：现象1：现象2：现象3：请各小组开始解释现象，并向全班报告。各小组观点汇总：小组1：小组2：小组3： 聚焦以下问题为什么会出现这样的现象？可能是什么因素导致了这个现象的发生？为什么沙漏会靠在容器壁上呢？ 1浮力

2、减小说。认为沙漏没有立刻上浮，在重力不变的情况下，那肯定是因为浮力变小了。 2沙子撞击说。认为沙子漏下时，撞击沙漏，产生一个向下的作用力，导致沙漏不能马上上浮。而对后来沙漏为什么又上浮了，有人提出沙子失重说，认为沙子下落导致失重，所以沙漏上浮了。 3.能量说。 4.反冲说.（失重） 5.形变说。 6.摩擦力说。 另一个有趣的问题： 假设有一根质量分布均匀的细杆，用一细绳系在其重心处，悬挂起来，让其处在水平位置，保持静止状态。如果用手触动细杆使其倾斜，当松手时，细杆还会恢复到原来的水平位置吗？请说明你的观点，并进行解释。BA请大家预测现象： （a）：会恢复到原来的位置，因为回去了才平衡； （b）

3、跟开始转动的角度有关。如果开始转的角度大，杆就会转到竖直方向才停；如果开始转的角度小，就回到水平； （c）会来回振动，最后停在水平位置。 在力学系统里，平衡是指惯性参照系内，物体受到几个力的作用，仍保持静止状态，或匀速直线运动状态，或绕轴匀速转动的状态，叫做物体处于平衡状态。反之，如果物体运动状态发生变化必然是因为合外力不为零、合力矩不为零或两者兼有。 在本问题中，细绳系在重心处。当在B状态松手时，杆所受重力与绳的拉力作用在同一作用点上，且大小相等。杆所受合力为零，合力矩也为零。杆就应该停在松手时的状态 反驳：既然A和 B都是平衡状态，那为什么买水果时，我们喜欢让卖家把秤砣那边翘得高高的，这样

4、我们不是赚些吗？大家继续交流解释：我们再来看一个现象惊奇吗？为什么不惊奇？ 回到沙漏问题，刚开始沙漏是倾斜的，后来为什么又直立了？请大家围绕此现象进一步解释： 发洪水时，木头为什么都是躺着漂下来的？有没有看到直立的木头漂下来的呢？请大家思考： 重心与平衡关系（重心不变，支点变化了，那支点在那里呢？）不稳定平衡随遇平衡稳定平衡物体的三种平衡 探讨问题：物体平衡问题整个实验过程，沙漏浮沉子的平衡状态变化情况？ 关于浮力作用点的讨论，关于浮心（浮心也可以看作是浮力作用点）； 物体的浮力与“浮心” 浮力大小：物体在流体中所受的浮力 等于该物体排开同体积流体的重量。（阿基米德原理） 沙漏浮沉子的重心和浮力的作用点，是否像我们初中教学画图中相重合？ 现在你能完整的解释沙漏浮沉子的现象吗？ 当把圆筒倒转过来之后，由于大部分的沙子在沙漏的上部，沙漏的重心偏上，高于沙漏的浮心，导致沙漏侧倾，靠在圆筒上，圆筒对其产生一个向下的摩擦力，浮力小于重力和摩擦力两个力的合力，因此沙漏没有马上上浮；在沙子漏下来的过程中，沙漏的重心发生了变化，由沙漏的上部转移到了沙漏的下部，而浮心的位置不变。当重心低于浮心时，重力产生了扶正力矩使浮沉子直立起来。浮沉子与侧壁的压力减少，摩擦力也减少。最终，浮力大于重力与摩擦力的合力时，浮沉子开始上浮。问题：启示与教学探讨请各位老师反思浮沉