研究缘起8月9日
瑞安市每年都举行科技节,科技节里有一个铁丝陀螺的比赛。它要求选手在规定时间内使用组委会指定材料(一段固定长度的铁丝)做成陀螺。记陀螺在一次启动后持续旋转总时间为成绩(比赛过程中除双手不得借助任何物品启动旋转),旋转时间越长,比赛成绩越好。今年我也想参加科技节的铁丝陀螺比赛,所以我想趁暑假好好研究一下铁丝陀螺。
查资料,了解铁丝陀螺8月10日
我通过查百度知道了铁丝陀螺的很多知识。 陀螺是绕支点旋转的刚体(刚体是指在运动中和受力作用后,形状和大小不变,而且内部各点的相对位置不变的物体)。陀螺的特点:质量分布均匀、有一个支撑旋转的支点且在轴上。铁丝陀螺之所以能转动起来,是因为铁丝陀螺也含有陀螺的特点,所以铁丝陀螺能转动起来。
下面我们通过一个视频来更加具体地了解一下制作铁丝陀螺的方法吧!
铁丝陀螺的制作工具和材料有:一把老虎钳、一个圆柱形物体、一根直径约1.2mm镀锌铁丝、一张带有同心圆的纸、挫刀。
第一次制作铁丝陀螺8月11日
今天我迫不及待地制作铁丝陀螺,没想到,我很快就遇到了“拦路虎”:我就连老虎钳都不会用。我马上去找爸爸学习使用老虎钳,学会使用老虎钳后,我就开始制作铁丝陀螺。首先用老虎钳剪下20cm左右铁丝;接着把铁丝绕在圆柱形物体上,做成一个圆形,取下来;然后把铁丝放在画有同心圆的纸上,看它的一端是否过圆心;再在圆心用记号笔做一个记号;再用老虎钳在铁丝做记号的地方往下折,铁丝陀螺就做好了。做好以后,我把铁丝陀螺放在桌上,轻轻碰一下,哪里重就用老虎钳把支点向哪里折。
调节好平衡后,我马上跟爸爸比了起来。爸爸转了一分二十秒,我只转了二十秒。爸爸帮我看了看铁丝陀螺,发现我的铁丝陀螺翻过来时不平整,就用手用力地压铁丝陀螺,把它压平。爸爸又仔细看了一会儿,发现陀螺的支点很平,说:“这个支点太平了,如果磨尖了,摩擦力就会变小,就会转得久了。”我拿起挫刀,磨起了陀螺的支点。磨好后,我马上试转了一下,果真比刚才旋转时间长了。但我又发现我的铁丝陀螺旋转时中心特别大,还左摇右摆不稳定。爸爸说可能是支点连接的轴不直。于是我连忙用老虎钳把轴折直,果真陀螺旋转时稳多了。妈妈说:“家里的铁丝都是弯的,我从淘宝上买新的铁丝吧。”我说:“太好了,‘工欲善其事,必先利其器。’我们一定能成功的!”
于是,妈妈马上在淘宝上买了新的铁丝和工具。我想:做铁丝陀螺真不简单,我希望材料快点到,这样我就能继续探索铁丝陀螺的奥秘啦。😄
继续制作铁丝陀螺8月16日
今天,铁丝和工具寄到了,我迫不及待做起铁丝陀螺。我相信我一定能转到一分钟,可惜希望是美好的,现实是残酷的。刚开始陀螺只旋转了5秒,我气馁极了。妈妈安慰我,还和我一起做了一个陀螺,教了我一个转陀螺的方法:右手扶着陀螺,左手大拇指用力一拨。最后,我们做的铁丝陀螺转了1分21秒。
以下是我的实验记录:
陀螺1:转了20秒
陀螺1支点折了一下:35秒
陀螺1支点再折了一下:12秒
陀螺2:5秒
陀螺2支点磨了几下:5秒
陀螺2再转了一次:5秒
陀螺3:1分21秒
我的发现:
陀螺1支点折了时间却变短了,到底要怎么调节平衡呢?陀螺2支点磨尖了后时间却没变,到底是磨尖转得时间长还是磨平 时间长呢?下次我要查资料了解一下。陀螺3转了1分21秒,这是偶然的吗?我还要做一个重复实验避免是偶然性。通过实验我发现铁丝陀螺的转动时间和自身平衡、支点的打磨和转动方式有关。
再次制作铁丝陀螺8月17日
今天,为了弄明白铁丝陀螺支点到底是尖的好还是平的好,还有调整平衡的方法,我又查了百度。百度说支点应该磨尖,调整平衡的方法是哪里重,支点就向哪里折。那昨天我的操作没问题呀?我打算继续制作、研究铁丝陀螺。
我先按照上面的方法,又做了一个大陀螺,测试了时间,是1分23秒,看来我的制作方法、陀螺的大小和支点高度很不错。接着。我又制作了一个小陀螺,测试了时间,只有7秒。我猜测陀螺的转动时间和铁丝陀螺大小有关。陀螺越大,转动时间越长。我打算下次研究一下。
下面是我接下来想要做实验观察的内容和实验记录:
(一)铁丝陀螺的转动时间和自身大小的关系
(二)铁丝陀螺的转动时间和直径与开口比例的关系
(三)铁丝陀螺的转动时间和直径与角高比例的关系(角高即中间支点和连接轴夹角的高度)
(四)铁丝陀螺的转动时间和形状的关系
关于直径大小8月21日
实验方法:今天,我做了关于“ 铁丝陀螺的直径长短和转的时间有关系吗?”的实验。在这个对比实验中,我只改变了陀螺的直径,而保持陀螺的角高和开口长度不变。三个铁丝陀螺我们分别测量了3次,实验结果如下表格。
实验发现:我发现没有一个陀螺转过15秒,这是为什么呢?明明上次直径6.3cm的陀螺转了1分23秒呀?是因为开口太大了,还是因为角太高了呢?我打算再做一次关于“铁丝陀螺的直径与铁丝陀螺转的时间有关系吗?”的实验。
关于直径大小8月22日
实验方法:今天,我们继续制作上一个关于“铁丝陀螺的直径长短和转动的时间有关系吗?”的实验。我们把每个角高改成了0.6cm,开口长度改成了1cm。三个铁丝陀螺我们分别测量了3次,实验结果如下表格。
实验发现:通过昨天和今天的实验对比,我发现开口越小,旋转时间越长。我还发现并不是直径越大,旋转时间越长,因为今天直径最小的陀螺旋转时间最长。我猜测直径和开口有个比例,它们应该在4~5之间。 我打算明天继续研究关于“直径和开口的比例”的实验。
关于直径与开口的比例 8月23日
实验方法:今天,我继续做关于“铁丝陀螺直径与开口的比例”的实验。我制作了两个陀螺,一个直径为5cm,一个直径为3.5cm,角高和开口还是原来的数据。两个铁丝陀螺我们分别测量了4次,实验结果如下表格。
我在做的时候出现了一个问题:铁丝陀螺怎么转不久?我向爸爸请教,“你看你这个铁丝陀螺支点转起来很大,也转不久,是因为铁丝陀螺需要有个弧度后再折进去才能转得久。”爸爸一边说一边把铁丝陀螺调整好,“你看,这样子铁丝陀螺转起来了。”
实验发现:我发现在制作铁丝陀螺时,做好后必须保持铁丝陀螺的圆。通过今天的实验,我发现当铁丝陀螺直径为5cm,角高为0.6cm,开口为1cm时,旋转时间能达到1分多秒。下一次,我打算做一个关于“铁丝陀螺的直径与角高的比例与铁丝陀螺转的时间有关系吗?”的实验。
关于直径与角高的比例8月24日
今天,我继续制作铁丝陀螺。我猜测转的时间和角高没关系,和直径和角高的比例有关系。通过上次的实验我发现转的时间最久的陀螺的直径和角高的比例是5除以0.6等于8余2。比他大的比例,转的时间都没它长,是不是越小越好呢?我打算做个关于这个问题的对比实验。
实验方法:我制作了两个陀螺,一个角高为0.6cm,一个角高为0.8cm,直径都为5cm,开口都为1cm。两个铁丝陀螺我们分别测量了3次,实验结果如下表格。
实验发现:通过今天的实验,我发现当铁丝陀螺直径与角高的比例是8的时候,旋转时间最久。
研究发现8月25日
马上就要开学了,我要对暑假里的对比试验做个总结。最后,我将暑假所得的所有记录数据整理成两张表格,科学研究太难了!
我发现当铁丝陀螺直径/角高=8.3,直径/开口=5.0时,铁丝陀螺旋转时间最久。
我的体验
1.我希望以后有时间再做关于“铁丝陀螺的形状与铁丝陀螺转的时间有关系吗?”的实验和关于“铁丝陀螺的铁丝的粗细与铁丝陀螺转的时间有关系吗?”的实验。
2.我学会了如何设计对比实验和制作表格。
3.我明白了,在实验中我要多尝试,多思考,要有耐心。通过不断地实验,我发现铁丝陀螺旋转时间除了和直径与角高的比例、直径与开口的比例有关外,还和铁丝陀螺的平整程度、整体是否圆、连接轴是否直、连接轴与圆弧的夹角和支点是否尖等有关。
4.在实验中我还学会了使用老虎钳、挫刀等工具,学会了怎么制作铁丝陀螺。
5.我还明白了,当我遇到困难时,可以去找爸爸妈妈帮忙,也可以上网查资料,这样非常方便,效率提高了不少。
成品视频