验证地球自转的傅科摆实验
傅科摆实验报告原理
一、实验背景傅科摆实验是法国物理学家傅科在19世纪初期提出的一种实验，用以证明地球自转的存在。
该实验通过观察摆动的傅科摆的摆动方向随时间的变化，从而揭示了地球自转的事实。
本实验旨在通过实践操作，验证傅科摆实验的原理，并加深对地球自转的理解。
二、实验原理1. 地球自转地球自转是指地球围绕自己的轴心自西向东旋转的运动。
地球自转的周期为23小时56分4秒，即一个恒星日。
地球自转导致了昼夜更替、时差等现象。
2. 傅科摆傅科摆是一种悬挂重物的摆，摆动周期与摆长和重力加速度有关。
当摆长固定时，摆动周期与重力加速度成反比。
3. 傅科摆实验原理傅科摆实验的原理基于以下两点：（1）地球自转导致地球表面的物体受到科里奥利力的影响，使得傅科摆的摆动方向发生改变。
（2）地球自转的周期与傅科摆的摆动周期存在一定的关系。
当傅科摆的摆动周期与地球自转周期相当时，摆动方向的变化最为明显。
三、实验步骤1. 准备工作（1）选择一根足够长的细绳，作为傅科摆的摆线。
（2）在摆线的下端悬挂一个重物，作为摆锤。
（3）搭建一个稳定的支架，将摆线固定在支架上。
2. 实验操作（1）调整摆线的长度，使摆动周期接近地球自转周期。
（2）将摆锤从静止状态释放，观察摆动的方向。
（3）在摆动过程中，记录摆动方向随时间的变化。
（4）重复实验，观察不同摆长和不同纬度下的摆动方向变化。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验观察，发现傅科摆的摆动方向随时间发生改变，且改变幅度与地球自转周期有关。
2. 结果分析（1）当摆动周期与地球自转周期相当时，摆动方向的变化最为明显。
这是因为此时科里奥利力对摆动方向的影响最大。
（2）随着纬度的增加，摆动方向的变化幅度逐渐减小。
这是因为纬度越高，科里奥利力越小。
（3）摆线的长度对摆动方向的变化幅度没有显著影响。
五、结论傅科摆实验验证了地球自转的存在。
通过观察傅科摆的摆动方向随时间的变化，可以直观地感受到地球自转的效应。
本实验结果表明，地球自转确实导致了地球表面物体的运动方向发生改变，从而揭示了地球自转的事实。
4.3证明地球在自转(1)
实验探索: 摆的特点
实验步骤：
1、在放摆的桌面上贴一张胶带纸，指示方向。 2、让摆锤沿胶带纸方向摆动起来。（与胶带纸的 方向平行。)在实验记录单一中记录未转动底座时 摆的摆动方向。 3、缓慢而平稳地转动底座，幅度不宜过大。尽可 能减少外力对摆动方向的影响。 4、在转动一圈的过程中仔细观察摆的摆动方向， 在实验记录单一中记录底座转动到90度，180度和 360度这三个位置时摆的摆动方向。
或我们的教室
它们都是人为的力量才使得摆的方向与圆纸片上的
指傅向科发摆生在偏刻转度。盘上的指向偏转是人为的力量造成的吗？
北京天文馆“傅科摆”
“傅科摆”作为地球自转的有力证据，现 已为世界所公认。
课外作业
1、阅读课文P92页资料库中《地 球自转会产生哪些突出现象？》
2、傅科摆已经证明地球在自转， 那地球自转又有哪些特点，它到 底是怎么转的呢？请预习第4课 和第5课的内容。
提示：先让摆沿0度-18我们可以转动圆纸片 或 底座
假如不转动圆纸片和底座，转动桌子， 摆在圆纸片上的指向会偏转吗？
假如不转动圆纸片、底座和桌子，转动 我们的 教室，摆在圆纸片上的指向还会 偏转吗？
我们来汇报 我们可以转动圆纸片
或 底座
或桌子
这些物体自己会转动起来吗？
傅科是如何利用摆的摆动方向不变 这个特点去证明地球在自转的？
让我们先来认识傅科摆。
悬
挂
于
摆摆下 绳锤方
大
长重为
厅 的
27 67
直 米千径
克６
傅
米
科 摆
的 刻 度
盘
现象：刻度盘指 示方向和摆的摆 动方向在慢慢地 发生偏转。
摆的摆动方向不变
地面不动
傅科摆原理：证明地球自转的实验原理
傅科摆原理：证明地球自转的实验原理第一章：傅科摆的基本原理傅科摆是一种用来证明地球自转的实验装置，由法国物理学家Léon Foucault 于1851年发明。
这个实验装置通过利用地球自转所导致的科里奥利力，展示了地球自转的确凿证据。
傅科摆的原理基于两个基本概念：摆的平面的不变性和科里奥利力的作用。
第二章：摆的平面的不变性傅科摆的关键在于摆的平面的不变性。
一个摆的平面是指摆的运动轨迹所在的平面。
在普通的摆钟中，摆的平面始终保持垂直于地表，这是因为摆钟的支撑轴固定在一个地面上。
然而，在傅科摆中，摆的平面并不固定在地表上，而是可以自由摆动。
这使得摆的平面能够反映地球自转的影响。
第三章：科里奥利力的作用科里奥利力是一种由地球自转所引起的惯性力。
当一个物体在地球上运动时，由于地球的自转，物体会受到一个垂直于运动轨迹的向一侧的力。
这个力被称为科里奥利力。
在傅科摆中，摆的质点受到科里奥利力的作用，导致摆在平面上逐渐旋转。
这个旋转的速度与地球的自转速度相关。
第四章：傅科摆的实验装置傅科摆的实验装置由一个长长的钢丝和一个重物构成。
钢丝的一端被固定在一个支撑点上，而另一端则系着一个重物，形成一个摆。
重物可以是一个简单的球形，也可以是一个长条形的物体。
摆的平面可以通过调整重物的位置来改变。
在实验中，摆的平面最好与经线保持垂直，以便更好地展示地球自转的效果。
第五章：傅科摆的实验过程进行傅科摆实验时，首先需要调整摆的平面，使其与经线垂直。
然后，将摆从初始位置释放，观察摆的运动。
由于科里奥利力的作用，摆的平面会逐渐旋转。
旋转的速度与地球的自转速度成正比。
通过观察摆的运动，可以推断出地球自转的存在。
第六章：傅科摆的实验结果与意义通过傅科摆实验，我们可以直观地观察到地球的自转现象。
实验结果表明，地球确实在自转，从而证实了科学家们早先的推测。
这个实验对于地球自转的研究具有重要的意义，不仅加深了我们对地球运动的理解，还为其他相关领域的研究提供了基础。
物理学最美的实验之一——傅科摆
科技生活│Life74 中国科技奖励CHINA AWARDS FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY1851年，巴黎国葬院（法兰西共和国的先贤祠）大厅，让·傅科（Jean Foucault）在大厅的穹顶上悬挂了一条67米长的绳索，绳索的下面是一个重达28千克的摆锤。
摆锤的下方是巨大的沙盘。
每当摆锤经过沙盘上方的时候，摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。
按照日常生活的经验，这个硕大无比的摆应该在沙盘上面画出唯一一条轨迹。
可人们仔细观察惊奇地发现，傅科设置的摆每经过一个周期的振荡，在沙盘上画出的轨迹都会偏离原来的轨迹。
准确地说，在这个直径6米的沙盘边缘，两个轨迹之间相差大约3毫米，每小时偏转11度20分，它扭转的方向和速率正巧符合巴黎的纬度，即31小时47分扭转一周。
傅科摆的摆动作为地球自转的有力证据，现已为世界公认。
简单而奇妙的实验在16世纪哥白尼提出“日心说”并从理论上证明地球自转的存在后，人们逐渐接受了地球自转这一观点，可是如何从实验上证明地球自转并让人们观察到成为一道难题。
英国物理学家胡克曾做过子弹从高处下落的实验, 并证明了子弹的落点总是“落到通过垂直悬吊着的同样的子弹所求出的垂直点的东南方向”。
德国也曾有学者利用一个矿井做落体实验检验到了地球的自转。
但是，这些实验无法直接向观众演示，因为偏离过于微小，实验的初速度每次是否严格竖直向下也很难保证，气流的干扰也会严重影响实验结果。
傅科1819年出生于巴黎，幼年多病，童年多半是在家中学习度过的。
他闲时喜欢摆弄各种东西，擅长制作复杂的玩具，甚至还做过一台能用的蒸汽机和一台电报机。
傅科在制作这些装置的过程中表现出的心灵手巧，让他的母亲很是惊讶，她坚信儿子今后肯定会成为一名外科医生。
傅科很听话，进了医学院。
不过，在第一次临床教学时，傅科看到血就晕了过去。
由于怕血，他不得不从医学院退学，后来给法国医生阿勒弗雷·多内（Alfred Donne）做助手，帮助多内医生的显微术研究——从最小的层面研究生物组织并拍摄相关图片。
验证地球自转的傅科摆实验
验证地球自转的傅科摆实验作者：郭红锋来源：《军事文摘·科学少年》2016年第07期验证地球自转的傅科摆实验1851年，法国物理学家傅科为了验证地球自转，在巴黎的一个大厅里做了一个成功的实验。
他用一根长67米的绳子和一个重28公斤的摆锤，在一个巨大的沙盘上空摆动。
摆锤下面是尖的，摆动时就会在沙盘上划出摆线。
很多人屏住呼吸观看，过了一段时间，摆锤划的摆线真的慢慢偏转了！在场的人们不禁惊呼起来：地球真的转动了（见图1）！这个实验是根据单摆的特点设计的。
单摆就是用一根细长的线（t）吊着一个重锤，使重锤在一个很小的角度（0小于5°）下摆动。
如果不加外力，根据单摆定理，摆动的方向（摆动面）应该保持初始方向不变（见图2）。
现在，摆线方向发生了偏转，这充分说明大地（地球）在旋转。
傅科的实验条件符合单摆定理条件（绳子很长，摆动角度很小，几乎不受外力），所以当摆锤在沙盘上划的线偏转时，人们相信这是地在转动。
傅科的实验令人信服地证实了地球自转的事实，被后人评价为史上最完美的十大物理实验之一。
傅科做的摆也被人们称作傅科摆。
现在，全世界很多天文馆和科技馆里都有精美的傅科摆展示给观众。
北京天文馆里也有一个傅科摆（见图3）。
动手做个傅科摆学习了傅科摆的故事，你受到什么启发了吗？原来科学家并不是听到什么就信什么，而是要做实验去证实的。
既然傅科能做一个摆来证实地球自转，天文馆里也有人做出一个跟傅科一样的摆。
你能不能也做一个简易的摆，看看它是不是有偏转，来简单验证一下地球的转动呢？如果成功了，不仅能帮助你像科学家一样打开思路，拓宽视野，还能激发你更多的探究热情和梦想！为了做好实验，我们需要准备一些器材：1.一根细而长且又结实的线，最好是钓鱼用的尼龙线；2.摆锤或者沙袋（见图4、图5）；3.地面画线的水笔。
傅科摆的实验过程1.用细线把摆锤系住；2.把摆锤吊在高处；3.在摆锤下面划上十字交叉线；4.用手轻轻捏住摆锤，沿十字线的某个方向拉开，轻轻松手使之摆动；5.观察并记录摆动起始时间和停止时间，并记录摆动偏转角度（与十字线偏离的角度）。
4.3证明地球在自转
北京天文馆“傅科摆”
“傅科摆”作为地球自转的有力证据，现已为世 界所公认。我国北京天文馆的大厅就有一个“傅科 摆”，一个金属球吊在高高的圆穹顶上，摆下面是 一个有刻度的大圆盘。摆摆动时人们可以在刻度盘 上读取旋转的度数。前去参观的人们都喜欢在这里 停留一段时间，亲眼看看地球是怎样自转的。
生活中的地球自转现象：
• 1、地球自转产生了昼夜交替现象，产生了 不同地方时间存在差异的现象。 • 2、火车对两轨的磨损不同。 • 3、从很高的塔上自由落下一个铁球，发现 它下落的方向总是要偏东一些。 • 4、落叶总是旋转下落。
勇闯难关：
• 一个火炮手，在练习远距离打靶时总是将 炮弹直接瞄准目标，可是每次都打不中， 你猜测可能是怎么回事？你能帮帮他吗？
3.证明地球在自转
傅科
法国物理学家。在家里研 究摆的规律时偶然发现摆的 特性。为此他开始着手实验 证明哥白尼日心学说的关键： 地球是否自转。1851年，傅 科完成了举世瞩目的傅科摆 实验，从而使人类第一次亲 眼看到了地球是在自转，从 而使更多的人开始接受哥白 尼的日心学说。
1、傅科摆是怎样一种特殊的摆？为什么这样设计？ 2、傅科摆摆动后，发生了什么现象？ 3、为什么说人们亲眼看到了地球的自转？ 4、现在还能看到傅科摆吗？
傅科摆的运动轨迹
傅科摆是一种用于验证地球自转的实验装置，其运动轨迹受到多种因素的影响，无法给出确定的答案。
首先，傅科摆的基本原理是利用重力作用下的摆动来证明地球是在自转的。
在一个大摆锤摆台上放置一个可绕固定点旋转的摆锤，利用摆的惯性周期性运动，周期受重力作用点随地球自转的影响而变化。
在地球表面，由于地球的自转，摆锤会受到一个不断指向转轴方向的科里奥利力（即陀螺仪效应），这个力会导致摆锤在水平面内产生微小的摇晃，而在垂直方向上则不受影响。
在傅科摆运动轨迹的问题上，我们需要考虑的因素包括摆锤的初始位置、摆锤的质量和形状、摆锤与转轴之间的摩擦力、重力加速度的变化、地球自转的速度和方向等等。
由于这些因素都是不确定和变化的，因此无法给出一个确定的答案。
不过，我们可以通过一些模拟实验来观察傅科摆的运动轨迹。
在实验中，我们可以改变某些因素（如摆锤的质量和形状、摩擦力等）来观察它们对傅科摆运动轨迹的影响。
通过这些实验，我们可以得到一些关于傅科摆运动轨迹的规律和趋势，但仍然无法得到一个确定的答案。
总的来说，傅科摆的运动轨迹是一个复杂的问题，涉及到许多不确定和变化的因素。
虽然我们可以通过模拟实验来观察其运动轨迹的变化，但仍然无法得到一个确定的答案。
然而，通过傅科摆实验，我们可以更好地理解地球自转的现象，并利用它来研究地球物理学和天文学等领域。
最后需要指出的是，尽管傅科摆的运动轨迹是一个复杂的问题，但是我们可以利用它来进行更多的科学研究，这将会为人类带来更多的认识和进步。
傅科摆原理
傅科摆原理傅科摆是一种用来验证地球自转的实验装置，它由法国科学家傅科于1851年设计并制作。
傅科摆的原理是利用地球自转的惯性来使摆动的振动面发生预测的变化，从而验证地球自转的存在。
傅科摆的设计简单而精巧，成为了地球自转实验的经典装置。
傅科摆的原理基于科学家科里奥利斯的发现。
科里奥利斯效应是指在旋转参考系中，物体的运动会受到一种看似偏转的力的影响。
在地球上，由于地球自转，空气和水流动会受到科里奥利斯力的影响，形成了气旋和洋流等现象。
傅科摆利用了这一原理，通过摆动的振动面受到科里奥利斯力的影响，从而实现了对地球自转的验证。
傅科摆的基本结构包括一个长绳和一个重物。
重物被悬挂在长绳的一端，另一端固定在支架上。
当重物摆动时，由于地球自转的影响，摆动的振动面会发生预测的变化。
这种变化包括摆动的方向和角度，可以通过测量来验证地球自转的存在。
傅科摆的实验结果为科学家们提供了直接的证据，证明了地球确实在自转。
傅科摆的原理不仅在科学研究中有重要意义，在教育领域也被广泛应用。
通过傅科摆的实验，学生可以直观地了解地球自转的原理，培养他们对科学的兴趣和探索精神。
同时，傅科摆也成为了物理学教学中的经典实验，为学生提供了一个直观、生动的教学案例。
除此之外，傅科摆的原理也为科学研究提供了重要的实验手段。
通过改变摆动的参数，科学家们可以进一步探索地球自转的规律和特性，为地球科学的发展做出贡献。
同时，傅科摆也为其他天体的自转研究提供了参考，为宇宙科学的发展提供了重要的实验基础。
总之，傅科摆的原理是一个简单而精妙的实验方法，通过利用地球自转的惯性来验证地球自转的存在。
傅科摆不仅在科学研究中有重要意义，也在教育和其他领域中发挥着重要作用。
它的发明和设计为地球科学的发展做出了重要贡献，成为了经典的实验装置。
通过傅科摆的原理，我们可以更深入地了解地球自转的规律和特性，为人类对宇宙的探索提供重要的实验基础。
傅科摆
基本概述
为了证明地球在自转，法国物理学家傅科（1819—1868） 于1851年做了一次成功的摆动实验，傅科摆由此而得名。 实验在法国巴黎先贤祠最高的圆顶下方进行，摆长67米， 摆锤重28公斤。在傅科摆试验中，人们看到，摆动过程中摆 动平面沿顺时针方向缓缓转动，摆动方向不断变化。分析这 种现象，摆在摆动平面方向上并没有受到外力作用，按照惯 性定律，摆动的空间方向不会改变，因而可知，这种摆动方 向的变化，是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动的 结果，地球上的观察者看到相对运动现象，从而有力地证明 了地球是在自转。 傅科摆放置的位置不同，摆动情况也不同。
傅科巧手
傅科使用了如此巨大的摆是有道理的。 由于地球转动的比较缓慢（相对摆的周期 而言），需要一个比较长的摆线才能显示 出轨迹的差异。又因为空气阻力的影响， 这个系统必须拥有足够的机械能（一旦摆 开始运动，就不能给它增加能量）。所以 傅科选择了一个28千克的铁球作为摆锤。 此外，悬挂摆线的地方必须允许摆线在任 意方向运动。傅科正是因为做到了这三点， 才能成功地演示出地球的自转现象。
——龚雷锋 20130150409
悬挂方法
摆的运动可以超然 于地球的自转，但悬挂 摆的支架一般却要带动 它参与地球的自转。为 解决这一问题，傅科采 取了一种简单而巧妙的 装置－万向节（如图）， 从而使摆动平面超然于 地球的自转。
自转惯性<核心原理>
傅科的这个摆的是一个演示地球自转的实验。这种摆也 因此被命名为“傅科摆”。傅科摆为什么能够演示出地球自 转呢？简单的说，因为惯性。 通常，我们说“地球具有自转”的时候，我们并没有明 确出它到底相对于什么自转。这是一个非常重要的问题，如 果没有参照物，谈论运动是不可想象的。还没有办法在空间 中打上一根钉子作为绝对的参照物，因此，我们只能依靠较 远的、看起来似乎是静止的天体作为参照物。事实上，那些 天体也绝不是“空间中的钉子”，只不过因为它们实在太遥 远了，我们不妨——事实上恐怕也是唯一的选择——把它们作 为参照物。以遥远的恒星作为参照物，一个物体不受外力作 用的时候，将一直保持它的运动状态。这也是牛顿第一定律 的内容。
傅科摆的应用
傅科摆应用实践1. 应用背景傅科摆（Foucault pendulum）是由法国物理学家让·巴普蒂斯特·傅科所发明的一种实验装置，用于证明地球自转的实验。
傅科摆的原理是利用重锤的振动定性地显示地球的自转效应，从而验证地球自转的存在。
虽然傅科摆的应用最早是为了证明地球自转，但后来人们发现它在其他领域也有广泛的应用价值。
傅科摆可以用来研究摆锤的运动、施加力的研究、地球物理学、导航系统校准等等。
本文将详细阐述傅科摆在这些领域的实际应用情况。
2. 应用过程2.1 研究摆锤的运动傅科摆的一个重要应用是研究摆锤的运动。
通过观察傅科摆的摆动，在不同的条件下改变摆锤的长度、重量和起始条件，我们可以研究摆锤的运动规律。
研究摆锤的运动对于理解其他物理现象以及物理定律的应用具有重要意义。
例如，研究摆锤的运动可以帮助我们理解和解释力学中的质点运动、单摆运动以及其他周期运动的特性。
此外，在研究摆锤的运动过程中，我们还可以通过计算、测量和模拟的方法来验证和验证现有的力学定律。
2.2 施加力的研究傅科摆还可以用于研究施加力的过程。
通过改变摆锤的重量、位置和振动幅度，我们可以研究不同力的作用下，摆锤的受力状态和运动情况。
在施加力的研究中，傅科摆可以帮助我们理解和解释力学中的受力分析、振动理论等。
通过观察和测量摆锤运动的变化，我们可以获得关于施加力的信息，从而深入了解各种物理现象和力学特性。
2.3 地球物理学探测傅科摆在地球物理学中也有重要的应用。
由于傅科摆可以直接测量出地球自转的效应，因此它被广泛应用于地球物理学的研究中。
利用傅科摆测量地球自转，可以帮助科学家确定地球自转的速度、方向以及地球上不同地区的自转差异。
这些信息对于研究地球自转的规律、地壳运动、地震发生等具有重要意义。
傅科摆在地球物理学中的应用还包括利用傅科摆测量地球的形状变化，观测地壳的运动等。
通过对傅科摆运动的观测和分析，可以获得地球上不同地区的地壳运动信息，为地球科学家提供宝贵的研究数据。
傅科摆的证明过程
傅科摆的证明过程傅科摆是一种经典的实验装置，用来证明地球自转的现象。
通过傅科摆的摆动规律，我们可以得出地球自转的结论。
傅科摆的原理是利用地球自转产生的离心力和摆线的重力相互作用。
摆线的重力使得傅科摆保持在一个平面内摆动，而离心力则使得摆线的摆动平面缓慢旋转。
在傅科摆的证明过程中，我们需要进行以下几个步骤：1. 确定摆线的摆动规律：首先，我们需要确定摆线在无外力作用下的摆动规律。
假设摆线的长度为L，摆线与竖直方向的夹角为θ，摆线与水平方向的夹角为φ。
根据物理学原理，我们可以得出摆线的运动方程为L*sinθ = k，其中k为常数。
这意味着摆线的长度与摆线与竖直方向的夹角的正弦值成正比。
2. 分析离心力的作用：接下来，我们需要分析离心力对摆线的作用。
由于地球自转产生的离心力的大小与物体距离地球轴线的距离有关，离地球轴线越远，离心力越大。
而傅科摆的摆线可以看作是一个离地球轴线非常近的物体，因此离心力的作用可以忽略不计。
3. 推导摆线旋转的角速度：根据前面的分析，我们可以得出摆线的摆动平面会缓慢旋转，而旋转的角速度与摆线的长度和地球自转的角速度有关。
假设地球自转的角速度为ω，摆线的长度为L，则摆线旋转的角速度为ω' = g/L，其中g为重力加速度。
这个结果意味着摆线旋转的角速度与摆线的长度成反比。
4. 结论：通过以上的分析和推导，我们可以得出结论：傅科摆的摆线在地球自转的作用下会缓慢旋转。
这一旋转现象正是地球自转的直接证据。
傅科摆的证明过程简单而直观。
通过观察摆线的旋转现象，我们可以清楚地看到地球自转的效果。
这一实验不仅可以帮助我们直观地理解地球自转的现象，还可以帮助我们理解离心力和重力的相互作用。
总结起来，傅科摆的证明过程可以归纳为以下几个步骤：确定摆线的摆动规律，分析离心力的作用，推导摆线旋转的角速度，得出地球自转的结论。
通过这一过程，我们可以直观地观察到地球自转的现象，加深对地球自转和力学原理的理解。
证明地球自转的傅科摆
证明地球自转的傅科摆为了证明地球在自转，法国物理学家傅科（1819——1868）于1851年做了一次成功的摆动实验，傅科摆由此而得名。
实验在法国巴黎的一个圆顶大厦进行，摆长60米，摆锤重28千克，悬挂点经过特殊设计使摩擦减小到最低限度。
这种摆惯性和动量大，因而基本不受地球自转的影响而自行摆动，而且摆动时间很长。
在傅科摆实验中人们看到，摆动过程中摆动平面沿顺时针方向缓缓转动，摆动方向在不断变化。
分析这种现象，摆在摆动平面方向上并没有受到外力作用，按照惯性定律，摆动的空间方向不会改变。
因而可知，这种摆动方向的变化，是由于观察者所在的地球在沿逆时针方向转动的结果，地球上的观察者看到相对运动现象，从而有力地证明了地球是在自转。
通常，我们说“地球具有自转”的时候，我们并没有明确出它到底相对于什么自转。
这是一个非常重要的问题，如果没有参照物，谈论运动是不可想象的。
还没有办法在空间中打上一根钉子作为绝对的参照物，因此，我们只能依靠较远的、看起来似乎是静止的天体作为参照物。
事实上，那些天体也绝不是“空间中的钉子”，只不过因为它们实在太遥远了，我们不妨——事实上恐怕也是唯一的选择——把它们作为参照物。
以遥远的恒星作为参照物，一个物体不受外力作用的时候，将一直保持它的运动状态。
这也是牛顿第一定律的内容。
摆是一种很有趣的装置。
给摆一个恰当的起始作用，它就会一直沿着某一方向，或者说某一平面运动。
如果摆的摆角小于5度的话，摆锤甚至可以视为做一维运动的谐振子。
傅科摆放置的位置不同，摆动情况也不同。
现在，考虑一种简单的情况，假如把傅科摆放置在北极点上，那么会发生什么情况呢？很显然，地球在自转——相对于遥远的恒星自转。
同样，由于惯性，傅科摆的摆锤相对于遥远恒星的运动方向（平面）是不变的。
（你可以想象，有三颗遥远的恒星确定了一个平面，而傅科摆恰好在这个平面内运动。
由于惯性，当地球以及用来吊起摆锤的架子转动的时候，摆锤仍然在那个平面内运动）那么什么情况发生了呢？你站在傅科摆附近的地球表面上，显然会发现摆动的平面正在缓缓的转动，它转动的速度大约是钟表时针转动速度的一半，也就是说，每小时傅科摆都会顺时针转过15度。
傅科摆实验
傅科摆实验
傅科摆实验是由法国物理学家让-贝尔南·傅科于1851年设计并完成的经典实验。
该实验旨在验证地球自转引起的科里奥利力的存在，从而证明地球确实在自转。
实验装置
傅科摆实验的基本装置包括一个长绳索上挂有铅球的铅笔或钢球，并且被允许
在一个固定的位置和时间间隔内摆动。
挂于铅球上的铅笔在操作员引起的地面振动的情况下可以移动，而铅球则始终相对固定。
通过观察铅球的位置来研究地球自转的影响。
实验现象
在进行傅科摆实验时，观察到了一个有趣的现象。
当实验员摆动铅球时，铅球
在一定时间内似乎开始偏离其原定的路径。
这种偏移是由于地球自转引起的科里奥利力的作用，使得铅球不再按照直线路径摆动。
科里奥利力的作用
科里奥利力是一种蕴含在相对运动情况下的虚拟力。
在地球自转的情况下，科
里奥利力作用于在地球表面垂直摆动的物体上。
科里奥利力的大小和方向与物体位于地球球面上的位置相关，通常是在物体相对于地面移动的方向上产生的。
实验结果
傅科摆实验得出的实验结果清楚表明了地球自转对物体摆动轨迹的影响。
借助
铅球的规律变化，实验员可以准确测量地球自转的速度和轴向的倾斜角度。
这些数据对于进一步研究地球自转现象和科理奥力学的理解具有重要意义。
结论
傅科摆实验是一个简单而有效的实验方法，可以证明地球确实在自转，并且科
里奥利力是地球自转引起的重要影响因素之一。
通过此实验，我们可以更深入地了解地球自转对周围物体的影响，为进一步研究地球运动学和物理学提供重要参考和基础。
傅科摆实验
北京天文馆中的傅科摆
德国 Greifswald 大学的傅科摆
实验报告
• 傅科摆是怎样证明地球自转的？
实验报告的书写
• • • • • • 题目 实验目的 实验内容 仪器用品 原理方法 结论
三 傅科摆的偏转角度
• 理论和实践证明，傅科摆偏转的角 速度为sinφ· 15°/h，摆动方向因南 北半球而不同，北半球右偏，南半 球左偏。从而可以证明地球是自转 的，方向是从情况
• 地理楼的傅科摆上面有悬挂装置， 傅科摆摆长10米，锤重25公斤，在 地理楼西北角，从三楼到六楼，占 用4个房间，其摆锤下有尖针，指示 刻度的。地面上有度盘，二种颜色， 表明转动的角度。
傅科摆实验
2013年11月15日
一 傅科摆的由来
• 1851年法国物理学家傅科，使用摆 长为67m、锤重27kg的特大号的单 摆 ，在巴黎圆顶大厦进行著名的摆 的实验，向世人证明了地球的自转。 为了纪念傅科的功绩，后人称这种 摆为“傅科摆”。
二 傅科摆的工作原理
• 物理存在形式无法摆脱地球，但物 质运动形式可以超然于地球。只要 采取特殊的悬挂装置，摆总是保持 其摆动平面的方向不变。有了这个 不变的摆动面做标记，人们就可以 亲眼目睹足下的大地在旋转。
证明地球自转的实验
证明地球自转的实验
证明地球在自转的实验太多了，傅科摆、深井实验、牙签实验、重力加速度实验等等
傅科摆
傅科摆是一个物理实验设备，以法国物理学家莱昂·傅科的名字命名，其作用就是证明地球在自转。
1851年傅科法国巴黎的先贤祠公开进行科学实验，他设置了一个巨大的钟摆，其摆长67米，摆锤重28公斤，摆锤下面插入一根尖针，可以划到地上设置的沙盘，展示摆锤的运动轨迹。
实验开始之后，大家发现摆锤并不是直来直去运动的，而是在慢慢地沿顺时针方向发生旋转，这个证明看地球自转的存在。
深井实验
假设有一口很深口径不是很大的垂直井，我们在井口中心垂直丢下一个物体，如果地球存在自转的话，那么这个物体会在下坠的时候渐渐地偏向井壁，不会掉到井底的中心位置。
有人在矿井中尝试了这个实验，结果是物体会和井东壁相撞，证明了自转的存在。
牙签实验
打一盆水，放在一个空气流动缓慢且水平的地方，等待水面平静没有波纹的时候，放入一根细小的牙签，在牙签的一端做好标记，并记住牙签的位置。
之后静置几小时，再观察牙签的位置和最开始时的位置的差别。
我们会发现，静置几个小时
之后，牙签发生了转动，如果我们是在北半球进行这个实验的话，牙签应该是逆时针旋转的。
重力加速度实验
上过初中课程的人都知道，重力加速度是重力对自由下落的物体产生的加速度。
假设地球是一个不旋转的规则球体的话，那么在地球上任意位置的重力加速度应该都是相等的。
而现实却并不是这样，重力加速度在赤道最小，在两极最大，这个也证明了地球是在自转，由于惯性离心力的原因导致了地球不同纬度的地方重力加速度都不相同。
不用去太空，傅科摆可以让你在地球上看到地球自转
不用去太空，傅科摆可以让你在地球上看到地球自转每天太阳东升西落，晚上又有'半个月亮爬上来'，依据常识，我们都会知道一定有东西在转动，那到底是什么在转动呢？最直观的解释就是太阳月亮都围绕着地球转动，这也是最好理解的，这方面最成功的理论就是托勒密的'地心说'。
不过理论并不是只用来解释日常的，还需要解释天象，比如日食月食什么时候有，这个问题在那个时代很重要，还有更重要的编撰历法，这是关系国计民生的大事，春种秋收都靠历法，慢慢地地心说的错漏之处也显露出来了。
于是就有了哥白尼的'日心说'，'日心说'虽然不是绝对真理，但比'地心说'前进了一大步，这也引来了教会的疯狂报复，在教会的眼中，大地作为宇宙中心才更能符合他们的利益，而且要是'日心说'正确的话，那么地球就要转起来了，这是教会无论如何都不能接受的，出于对教会的恐惧，哥白尼临去世前才公布了他的研究。
伟大的伽利略接过了哥白尼的旗帜，继续宣扬'日心说'，教会再也不能忍受了，对伽利略进行了'世纪审判'，年迈的伽利略跪在冰冷的地面上，喃喃说道'毕竟地球就是在转动啊'。
教会之所以会这么肆无忌惮，当然是因为他们掌握的巨大权力，还有很重要的一点那就是人们并不能感觉到地球转动，无论哥白尼还是伽利略都是依靠天文观测知道的地球转动，而绝大部分人是没有机会进行天文观测的。
要是傅科生在了那个年代，估计教会就不会那么嚣张，因为他发明的傅科摆就可以让每个人都看到地球在转动。
傅科1、为什么人们感觉不到地球转动先来说一下为什么在地球上不容易感到地球的转动。
首先我们每个人对于地球来说太渺小了，我们小时候都做过旋转木马，即使闭上眼睛堵上耳朵，我们也能知道木马在旋转，因为都能感到向心力，就是旋转木马对每个人的推力，我们都要抓紧栏杆，还有一个游戏叫疯狂老鼠，那个感觉就更强烈了，都感觉要飞出去了，这就是向心力。
自制傅科摆的原理
自制傅科摆的原理傅科摆（Foucault pendulum）是一种经典物理实验装置，用于演示地球自转的原理。
它由法国物理学家让·巴尔达桥·瓦朗提埃傅科于1851年发明。
在这个实验中，一根长绳上悬挂着一颗较重的铅球，并被使之在一个平面上摆动。
当摆球开始摆动时，我们会发现它在摆动过程中似乎逐渐改变摆动的平面方向，这是由于地球的自转所引起的。
下面将详细介绍傅科摆的原理。
首先，傅科摆的基本构造包括一个绳子和一个摆球。
绳子需要足够长以便将摆球悬挂在地面上空。
摆球通常采用较重的铅球，以保证摆动的稳定性和准确性。
当我们将摆球置于停止状态下并使其在一个平面上开始振动，摆球沿着一条直线前进。
然而，在过程中，我们会观察到摆球似乎逐渐改变了其振动所在平面的方向。
这是因为地球在摆球振动的过程中继续自转，但摆球不受其他外力的作用，因此会受到地球的自转影响而逐渐改变振动平面的方向。
要理解这个现象，我们首先需要明确地球自转的概念。
地球自转是指地球绕着自身轴线旋转的运动。
地球的自转轴近似于一个直线，这条轴线称为地轴。
地轴的北极和南极是地球自转的两个端点。
在不考虑任何其他因素的情况下，地球自转的速度在地球表面的一切地点上是相同的，即每时每刻地转过的角度相同。
然而，由于地球表面是弯曲的，所以地球的自转速度在不同的地点上看起来并不相同。
对于靠近北极和南极的地方来说，地球的自转速度是最小的，而对于赤道附近的地方来说则是最大的。
现在我们来考虑如果不受其他外力作用的情况下摆球进行振动时，由于地球自转引起的地球表面在不同地点的旋转速度是不同的，摆球将会受到地球不同地方旋转速度的影响。
也就是说，当摆球向一个特定方向振动时，当它回到同一位置时，地球表面已经发生了旋转，这将导致摆球的振动平面发生了微小的变化。
为了更好地理解这一点，我们可以想象在地球赤道上画一个在地球表面上的直线，这条直线与摆球的振动平面一致。
当摆球完成一次完整的振动周期时，地球已经自转了一周，而直线实际上已经旋转了一周。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
验证地球自转的傅科摆实验
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
验证地球自转的傅科摆实验-科学论文
验证地球自转的傅科摆实验
文/图中国科学院国家天文台郭红锋
验证地球自转的傅科摆实验
1851年，法国物理学家傅科为了验证地球自转，在巴黎的一个大厅里做了一个成功的实验。
他用一根长67米的绳子和一个重28公斤的摆锤，在一个巨大的沙盘上空摆动。
摆锤下面是尖的，摆动时就会在沙盘上划出摆线。
很多人屏住呼吸观看，过了一段时间，摆锤划的摆线真的慢慢偏转了！在场的人们不禁惊呼起来：地球真的转动了（见图1）！
这个实验是根据单摆的特点设计的。
单摆就是用一根细长的线（ι）吊着一个重锤，使重锤在一个很小的角度（θ小于5°）下摆动。
如果不加外力，根据单摆定理，摆动的方向（摆动面）应该保持初始方向不变（见图2）。
现在，摆线方向发生了偏转，这充分说明大地（地球）在旋转。
傅科的实验条件符合单摆定理条件（绳子很长，摆动角度很小，几乎不受外力），所以当摆锤在沙盘上划的线偏转时，人们相信这是地在转动。
傅科的实验令人信服地证实了地球自转的事实，被后人评价为史上最完美的十大物理实验之一。
傅科做的摆也被人们称作傅科摆。
现在，全世界很多天文馆和科技馆里都有精美的傅科摆展示给观众。
北京天文馆里也有一个傅科摆（见图3）。
动手做个傅科摆
学习了傅科摆的故事，你受到什么启发了吗？原来科学家并不是听到什么就信什么，而是要做实验去证实的。
既然傅科能做一个摆来证实地球自转，天文馆
里也有人做出一个跟傅科一样的摆。
你能不能也做一个简易的摆，看看它是不是有偏转，来简单验证一下地球的转动呢？如果成功了，不仅能帮助你像科学家一样打开思路，拓宽视野，还能激发你更多的探究热情和梦想！。