小球不停摆的牛顿摆

引入

这次我们要做一个名为牛顿摆的装置。牛顿摆是一个20世纪60年代发明的桌面演示装置。牛顿摆由5个质量相同的球体组成,球体由吊绳固定,彼此紧密排列。当我们摆动最左边的小球并在回摆时碰撞其他4个小球时,发现只有最右边的小球会被弹出,反之亦然。而在两端小球不停摆动的过程中,我们会发现中间的几个球岿然不动,这是为什么呢?如果我们拿起一端的2颗小球同时撞击其他球,结果又会是怎样的呢?

材料预备

木棒、小球、吸管、棉线、万能胶、剪刀

【步骤】

1 用万能胶将4根木棒围搭固定成一个正方形。

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2 仿照上一步搭出第二个正方形。

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3 用四根木棒固定两个正方形,形成一个正方体。

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4 用剪刀将吸管剪成小段。

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5 将小段吸管用万能胶粘在小球上面。

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6 将棉线穿过小球上方的吸管。

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7 将穿着小球的棉线,等距离固定在立方体上方。

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8 分别提起一侧的1个、2个、3个小球,让其自然回摆,看看会发生什么?

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延伸与拓展

知识点:弹性碰撞

弹性碰撞是指碰撞前后整个系统动能不变的碰撞,也就是碰撞产生的动能没有转化成其他形式的能量。在理想状态下,小球只受到动能与重力的作用,球将永远摆动下去。但实际上,小球之间的碰撞并非理想的弹性碰撞,小球总会受到摩擦力的作用而产生能量损耗,所以最后小球还是会停下来。