用滴水计时器研究等面积定律

【目的和要求】

　　用单摆的振动模拟行星的运动，加强学生对开普勒第二定律的理解。

【仪器和器材】

　　滴水计时器（兼代摆锤），尼龙线四根（长约2米），方座支架（J1102型），C形夹钳4个，长约0．3米的金属棒，长约0．4米宽约0．3米的木板，玻璃板（比木板稍大），白纸，直尺。

【实验方法】

　　1．将方座支架和金属棒按图2．37所示装好。用细尼龙线一端系滴水计时器，另一端固定在金属棒上。在摆的下方平地上放木板，板上铺上白纸并用图钉固定。把玻璃板放在白纸的上面。

　　2．把滴水计时器装满带色的水，调节开关，使得每秒钟滴水10－20滴。将摆从平衡位置沿平行于纸的长边拉开，使摆线离开竖直方向约10°－15°角，然后自由释放，摆 锤将在一小段孤上来回摆动。当摆锤摆至最大偏角位置时，用手沿垂直于摆动的方向轻轻推动一下摆锤，可近似认为摆锤是在一个水平面上做椭圆运动。当滴出的水滴在玻璃板上描出一个椭圆时，迅速移开玻璃板。在水滴刚在白纸上滴出一个椭圆时，立即停住摆，并将摆向外移出，关住滴水开关。

　　3．在纸上过水滴中心（纸上水滴呈彗星形、“水滴中心”指这彗星形的“核”的中心），描出椭圆和椭圆长轴，定出椭圆中心。描出椭圆中心与椭圆周上各水滴中心的连线，得到一些扇形。把这些扇形近似当做三角形，测出其底和高，求出其面积，则可发现，这些面积在实验误差范围内近似相等（可以准确到2－3位有效数字）。