自擬物理實(shí)驗(yàn)磁鐵

1、物理設(shè)計(jì)性試驗(yàn)物理設(shè)計(jì)性試驗(yàn)題目題目：Magcoin:Putacoinverticallyonamag.Inclinethecointhenreleaseit.Thecoinmayfalldownontothemagreconverttoitsverticalposition.Studyexplainthecoinsmotion.磁鐵和硬幣：把一個(gè)硬幣垂直地放在一塊兒磁鐵上。傾斜硬幣，然后松手。硬幣是倒在磁鐵上還是恢復(fù)到它原來的垂直位置

2、。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明原因。摘要摘要：本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)題目描述而設(shè)計(jì)和制作的，通過對多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行描述、分析和總結(jié)，找出結(jié)果形成的原因，再結(jié)合所學(xué)過的物理知識、查找網(wǎng)絡(luò)資源從而做出合理推斷，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。關(guān)鍵詞：磁鐵關(guān)鍵詞：磁鐵硬幣硬幣傾斜傾斜現(xiàn)象現(xiàn)象1、引言引言此次實(shí)驗(yàn)中用的是鐵氧體磁鐵和現(xiàn)行流通的第五套人民幣硬幣中的一元硬幣，其組成為鋼芯鍍鎳。實(shí)驗(yàn)原理：物質(zhì)大都是由分子組成的，分子是由原子組成的，原子又是由原子核和電子組成的。

3、在原子內(nèi)部，電子不停地自轉(zhuǎn)，并繞原子核旋轉(zhuǎn)。電子的這兩種運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生磁性。但是在大多數(shù)物質(zhì)中，電子運(yùn)動(dòng)的方向各不相同、雜亂無章，磁效應(yīng)相互抵消。因此，大多數(shù)物質(zhì)在正常情況下，并不呈現(xiàn)磁性。鐵、鈷、鎳或鐵氧體等鐵磁類物質(zhì)有所不同，它內(nèi)部的電子自旋可以在小范圍內(nèi)自發(fā)地排列起來，形成一個(gè)自發(fā)磁化區(qū)，這種自發(fā)磁化區(qū)就叫磁疇。鐵磁類物質(zhì)磁化后，內(nèi)部的磁疇整整齊齊、方向一致地排列起來，使磁性加強(qiáng)，就構(gòu)成磁鐵了。磁鐵的吸鐵過程就是對鐵塊的磁化過程，磁

4、化了的鐵塊和磁鐵不同極性間產(chǎn)生吸引力，鐵塊就牢牢地與磁鐵“粘”在一起了。我們就說磁鐵有磁性了。磁鐵的周圍存在著磁場。在磁場中，有些原來沒有磁性的物質(zhì)能變成有磁性的物質(zhì)，這叫磁化。如鐵在磁場中能被磁化成一個(gè)“新磁鐵”。磁鐵是有極性的，而且同性磁極相斥，異性磁極相吸。由于鐵被磁化時(shí)，“新磁鐵”的N極與原來磁鐵的S極相對，所以磁鐵能吸鐵。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想由于硬幣的材料特性使得其可以被磁鐵磁化，從而當(dāng)其貼近磁鐵時(shí)會(huì)被磁鐵吸引。姑且認(rèn)

5、為磁鐵規(guī)則水平，硬幣的重心位置大約在硬幣的圓心位置，重力作用在重心上，豎直向下，磁力作用在整個(gè)硬幣上，方向豎直向下，當(dāng)重力和磁力的合力方向指向硬幣與磁鐵相接觸的范圍上時(shí)，硬幣可以直立，不指向這個(gè)范圍時(shí)，由于杠桿的作用，硬幣將會(huì)倒下。接觸點(diǎn)即為杠桿支點(diǎn)，沒有阻力臂。所以本實(shí)驗(yàn)分三部分進(jìn)行，首先經(jīng)過多次傾斜實(shí)驗(yàn)看是否能找到適當(dāng)?shù)膬A角使硬幣傾斜住不倒的角，然后增大和減小傾角。而當(dāng)硬幣傾斜角度為其他任意角時(shí)，硬幣是如何運(yùn)動(dòng)的，跟我們所猜想的結(jié)果

6、是否一致，進(jìn)而說明我們所應(yīng)用到的實(shí)驗(yàn)原理是否正確，從而得到正確的實(shí)驗(yàn)理論。因硬幣有鎳，導(dǎo)磁性能好，傾斜時(shí)收到5個(gè)力，硬幣邊緣收到垂直向下的磁力（F1），硬幣受到的重力（G），硬幣傾斜后，傾斜面收到的磁力（F2），當(dāng)F3的垂直向上的失量方向受的力大于G、F1、F2垂直向下矢量方向的力時(shí)，硬幣直立；等于時(shí)硬幣傾斜（難度高）；小于時(shí)橫著倒下。硬幣受力分析圖如圖1所示。受力分析：F3F4F1F2?G圖1假設(shè)當(dāng)傾斜角度為θ時(shí)，硬幣傾斜在磁鐵表面，

7、由牛頓第三定律知，此時(shí)有F2垂直向下的豎直的分量F2cosθ、F1和G的合力與豎直向上的支持力F3大小相等方向相反，是一對平衡力。由此可知，當(dāng)硬幣的傾斜角度大于θ時(shí)，F(xiàn)2cosθ變小，硬幣重新恢復(fù)到豎直狀態(tài)。當(dāng)硬幣的傾斜角度小于θ時(shí)，F(xiàn)2cosθ變大，硬幣被磁鐵吸引，向下倒貼在磁鐵表面。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：實(shí)驗(yàn)總結(jié)：本實(shí)驗(yàn)根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)實(shí)施結(jié)果得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，進(jìn)一步分析得出對相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理的說明，從而證明相應(yīng)猜想的正確性。本實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡單易得