PDF《磁的功用-磁力秤》

2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? 2016/2017 学年小学生动手做研究报告 磁的功用-磁力秤? ? 培道中学胱行⊙Х中? 研究员姓名: 小五 A 梁梓朗 小五 A 黎景星 小五 A 刘家熙 小五 A 林曦桐 指导老师: 吴嘉瑶 杨子琦 ? ? 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

1 ? 目录内容? 摘要? 2?

第一章 绪论? 3? 研究动机? 3? 研究目的? 3? 研究问题? 3? 研究方法? 4?

第二章 研究过程? 4? 研究材料? 4? 研究过程? 4? 研究结果? 17?

第三章 研究总结及建议? 18? 研究总结? 18? 研究建议? 18? 研究后感想? 18? ? 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

2 ? 摘要 磁铁在日常生活中经常看见,而五年级学生对於磁铁也是有一定的基础知识.

利用磁铁中的互斥力,令磁铁在悬浮的状态.以重物放在上层的磁铁,使上层悬 浮的磁铁下降来测量物品的重量.利用一些物品来组装,并设计出一个磁力秤. 我们在设计时,决定利用环形磁铁和棒来令磁铁悬浮空中.透过测量数 决定磁铁的个数(上层一个,底层七个) ,制作四个相同相斥力的磁铁组来组装 成一个磁力秤,以解决平衡问题.利用砝码组测量出重量与悬浮高度的关系,以 发现重量与磁铁悬浮高度的关系. 以实际测量的方法来验证自制磁力秤的准确性,另外,根笛槭颊 出物件重量与磁铁悬浮高度的趋势,以此作为测量物品时的依. 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

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第一章 绪论? 研究动机 在课堂学习中,曾接触过磁铁,也学到了磁铁的特性,同极相斥,异极相吸 的现象.在磁铁相吸时,磁铁很容易便黏在一起,但磁铁相斥时,要用很大 的力气才能够把磁铁紧靠在一起.在现实生活中,可以利用磁铁相吸时,把 物件吸著,或把物件放在两个同极磁铁中间,以固定著物件,那麽,又可以 如何利用互斥的原理去应用到生活之中. 研究目的

一、透过磁铁相斥力,探讨互斥力与距离间的关系;

二、利用磁铁制件一个秤,探讨是否能测量物件的重量和测试其可行性;

三、磁力秤除了可以测量物件的重量,还有何作用. 研究问题

一、如何令磁铁悬浮於空中?

二、自制磁力秤能测量物件的重量吗?能测量的围及限制?

三、自制磁力秤可以有何用? 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

4 ? 研究方法 透过实验法观察不同磁铁相斥力与距离的关系,利用不同重量的砝码找出重 量与距离的数,并找出其关系.

第二章 研究过程 研究材料 磁铁(圆形,方形和环形) 、砝码组、直尺、纸皮、珍珠板、木筷子、热熔 胶枪、热熔胶棒、秤子. 研究过程

一、实验初探 我们尝试用不同的材料测试,哪些东西具有磁性,哪些没有.除却磁环 外,并避免用其他有磁性或铁造的东西作为秤的一部分,以免影响实验 结果. 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

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二、决定磁铁形状: 利用各种不同形状的磁铁,如磁棒、方型、环形等.尝试以各种方法令 磁铁悬浮,利用了同极相斥的原理使上层的磁铁能悬浮於空中;

我们也曾尝试各类不同磁石,看看哪一种的磁性较强,看看会否和我们 的实验结果有关连. 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

6 ? 又因为首次采用的磁环较薄,容易损耗,在第一次实验后,很 多的磁环都破损了,故此我们第二次用胶纸把磁环黏好,要用时才把磁 环的胶纸开. 最后我们得出环形的磁铁会比较稳定,所以最后选用了环形的磁铁作为 秤的其中一个部分. 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

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三、数饬咯s 我们先测量上层和底层磁铁关系的稳定性,决定采用何种数,再利 用上层和底层磁铁个数的不同,测量出悬浮高度,以取决磁铁数目;

并 让学生设计他们心中的实物初型. 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

8 ? 1. 先利用上层磁铁个数为一,底层磁铁个数逐步增加: 底层个数 上层个数 测量次数 悬浮高度 (厘米) 平均高度 (厘米)

1 1

1 2.9 2.9

2 3

3 2.8

2 1

1 3.4 3.366667

2 3.3

3 3.4

3 1

1 3.6 3.6

2 3.6

3 3.6

4 1

1 4 3.9

2 3.9

3 3.8

5 1

1 4.2 4.2

2 4.2

3 4.2

6 1

1 4.2 4.166667

2 4.1

3 4.2

7 1

1 4.2 4.2

2 4.2

3 4.2

8 1

1 4.4 4.333333

2 4.3

3 4.3

9 1

1 4.3 4.3

2 4.4

3 4.2

10 1

1 4.5 4.4

2 4.4

3 4.3

11 1

1 4.3 4.4 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

9 ?

0 0.5

1 1.5

2 2.5

3 3.5

4 4.5

5 1

2 3

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6 7

8 9

10 11 底层磁铁个数与悬浮高度 悬浮高度 (cm) 底层磁铁个数(个) 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

10 ? 2. 利用底层磁铁个数为一,上层磁铁个数逐步增加: 底层个数 上层个数 测量次数 悬浮高度 (厘米) 平均高度 (厘米)

1 1

1 3 2.95

2 2.9

3 3

1 2

1 2.7 2.7

2 2.7

3 2.7

1 3

1 2.6 2.55

2 2.5

3 2.6

1 4

1 2.3 2.3

2 2.3

3 2.3

1 5

1 2.3 2.45

2 2.6

3 2.6

1 6

1 2.4 2.45

2 2.5

3 2.5

1 7

1 2.2 2.25

2 2.3

3 2.2

1 8

1 2

2 2 1.9

3 2.1

1 9

1 2 1.93

2 1.9

3 1.9 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

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四、设计自制磁力秤s 我们尝试过不同的材料,看看手边有哪些材料可以达到既坚固又便宜的 效果.由於有些材料较难采得,且难於加工.於是我们采用纸皮、木板 等.最后我们选择了把珍珠板切割,并加厚及黏合,希望能达到我们想 要的效果. 而四条边的支点,起初我们打算用热熔胶棒,因为胶棒透明,能清晰看 到的些微变化,又能清楚看到刻度,后来因为材质太软,我们发现在放 置物品时容易倾斜.所以采用木筷子代替胶棒,并在四边钻洞,让木筷 子能穿过去.

0 0.5

1 1.5

2 2.5

3 3.5

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3 4

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9 上层磁铁个数与悬浮高度 上层磁铁个数 (个) 悬浮高度 (cm) 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

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13 ? 而把木筷子钻在珍珠板上时也出现困难,就是有时因为位置问题而刚好 卡着,以致放置物品时测量的数蛔既,於是我们每次在把珍珠板放 下去时,都必定先把数髁,并细心检查四边是否平衡等. 在放置砝码时,也要小心翼翼地放下去,因好几次都太大力所以差点把 珍珠板弄破了.

五、利用砝码组,把不同重量的砝码放在自制磁力秤上,观察测量与记录不 同重量的砝码与悬浮高度的改变;

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14 ? 重量参考表(等同日常磅面的指针及刻度) 砝码重量(克) 测量次数 悬浮高度(厘米) 平均高度(厘米)

10 1 3.2 3.13

2 3.1

3 3.1

20 1 2.8 2.83

2 2.9

3 2.8

30 1 2.65 2.6

2 2.60

3 2.5

40 1 2.45 2.433

2 2.4

3 2.45

50 1 2.1 2.13

2 2.1

3 2.2

60 1 2.05 2.06

2 2.05

3 2.1

70 1 2.1 2.01

2 2

3 1.95

80 1

2 1.95

2 1.9

3 1.95

90 1 1.95 1.9

2 1.8

3 1.95

100 1 1.95 1.88

2 1.85

3 1.84

120 1 1.4 1.5

2 1.5

3 1.6 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

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六、分别利用自制磁力秤和一般的秤测量出同一件物品的重量,看看差异程 度s

0 0.5

1 1.5

2 2.5

3 3.5

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10 悬浮高度 (厘米) 砝码重量(克) 砝码重量与悬浮高度

10 20

30 40

50 60

70 80

90 100 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

16 ? 物件名称 测量次数 悬浮高度 (厘米) 平均高度 (厘米) 测量重量 (克) 实际重量 (克) 小型修正 带13.15 3.167 约10

10 2 3.2

3 3.15 粗胶纸卷

1 1.85 1.866 约100

80 2 1.85

3 1.9 纸巾

1 2.1 2.1 约60

60 2 2.15

3 2.05 洗手液

1 2.0

2 约70

90 2 2.1

3 1.9 大型修正 带12.8 2.6 约30

30 2 2.6

3 2.6 功课簿

1 1.75 1.883 约100

100 2 2.0

3 1.9 量角器

1 2.34 2.35 约50

50 2 2.4

3 2.3 胶擦

1 2.9 2.85 约20

20 2 2.85

3 2.8

七、透过实验后的检讨,找出令自制磁力秤更精准的方法和磁力秤的用途. 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

17 ? 研究结果

一、我们最后决定使用环形磁铁,因为我们能用非磁性的小棒把磁铁固定.

二、我们在测量磁铁上层和底层个数,发现上层

1 个磁铁,底层

7 个磁铁的 较为理想,因为底层再增加磁铁对悬浮的高度影响不大.

三、在设计装置时,我们尝试用一组相斥力的磁铁组放在物件的中心,发现 在放物件测量时较难平衡,之后,我们改用四组相斥力的磁铁组,分别 放在四个上,放物件时较容易放平衡.

四、在测量物品时,物品重量与悬浮高度的关系图像是一条曲线.所以重量 与悬浮高度不易於用一条数学关系式表示出来.而且,重量越大,其悬 浮高度差变化没有越大.

五、我们用随手可得的材料制作,故磁力秤也有它不便之处,例如不可以秤 有磁性的东西,以及不可以秤太重的东西,而参考的数伸吨皇潜 格,而非像日常的秤一样有指针参考,故只能透过数值表找出实际物件 的大约重量. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

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第三章 研究总结及建议 研究总结 1. 透过重量与悬浮高度的关系数,所画成的图像是一条曲线,随着重量 增加,对降低磁铁的悬浮高度差的影响会越来越小因为磁铁间的距离越 小,互斥力会增大. 2. 因为重量与降低磁铁的悬浮高度差,并不是呈正比例关系,且较难用数 学计算出其关系式,所以,不能做成均匀刻度的磅秤来测量物品的重 量. 研究建议 1. 由於是利用磁铁进行测量物件的重量,故在选择测量物品时,要避免选 择带磁性的物品. 2. 在实验时记录数 , 知道测量时的悬浮磁铁的零点会有所变动 , 所以 , 每次测量前要注意把调整悬浮磁铁的零点. 3. 由於我们把重物放在四边形的测量板上,故在测量时,要把重物放到测 量板的中心上,否则测量板会有倾斜. 4. 由於重量对降低磁铁的悬浮高度差的影响会越来越小,所以,测量物件 的选择,应避免过重量超出可测量围. 5. 磁力秤除了用来测量物品的重量外,还可以用作降低重物由上往下时所 造成的压力,在日常大型工程或作其他实验时,都可以用作卸力. 研究后感想 在未做实验之前,我们只知道磁铁具有磁性,或吸摄黑板.又在小五的课堂 上,利用过磁石、电芯和铝锡做过单极马达的实验. 经过连日来的实验和老师的解说,我们知道原来每一项科学原理都可以往外 延伸,还可以用来作小发明呢!这次我们更利用手边的材料不断尝试,最后 做了一个秤,过程中曾试过被强大的磁铁弄到手受伤,又不断把材料,甚至 2016/2017 学年小学生动手做研究计划―培道中学胱行⊙Х中? ?

19 ? 老师的秤弄坏了.所以老师说s实验结果是得来不易的,必定要经过多番努 力才可成功. ........