一定质量的片状物体与带电塑料棒接触一下, 脱离塑料棒,当带电的塑料棒再接近时,该片状 物体表现为排斥力,而其它质量的片状物体都表 现为引力。如图3中
θ3 F排 = — mg*Sinθ1
F排 / F引 = Sinθ3 / Sinθ1 带电塑料棒
A1 = Sinθ3 / Sinθ1 mg F排 = A1 * F引 mg 图 3
设小物体的质量为m 那么中物体的质量为10m 大物体的质量则为50m。用细线将三个物体悬挂在空中,任何一个物体都会吸引小物体m,物体吸引小物体是一个作用力与反作用力的关系,大小相等,方向相反。
F引 = F物体 * L物体
F物体 * L物体 = — F小物 * L小物
同样,用塑料棒与毛皮摩擦,摩擦过的塑料棒会吸引悬挂在空中小物体、中物体、大物体也是是一个作用力与反作用力的关系,大小相等。只是引力的吸引距离远小于电磁力的吸引距离。
F小物 * L小物 = — F电 * L
电
和 F物体 * L物体 = — F小物 * L小物 则有 — F小物 * L小物 = F电 * L 电 F电 * L 电 = F物体 * L物体 F电 = F物体 * L物体 / L 电 L物体 >> L 电
A = L物体 / L 电 故 F电 >> F物体
F电 = A * F物体 = A * F引
F 表示力 L: 吸引距离
2、万有斥力实验:
2.1、实验装置的制做:用小于1.0升的饮料塑料瓶洗净、烘干,在底底上钻一至三个小孔,小孔的位置要适中,即不能靠瓶壁太近又不太远,太近易碰塑料内壁,太远实验不灵敏。用细软的棉线(反作用力小)穿过小孔,将线拉岀瓶口,将小物体与细软棉线固定好,小物体的材质任选,金属、树叶、纸片均可,固定好后将线往回拉,使小物体在瓶的适当位罝,即灵敏又方便观看,然后将细棉线固定在瓶底上,最少要两个小物体,才能观看到引力和斥力同时存在。如下照片组1所示:
照片组1
2.2、实验:将上面做好装罝倒过来,如照片组1-样,若悬挂的小物体处于自由状态,则用手与塑料外壳摩擦,使瓶内悬挂的小物体吸引到塑料瓶内壁上。
A、若实验是干燥环境,只需用手-、二次摩擦塑料瓶,瓶内悬挂的小物体就会被塑料内壁吸住,这时可用金属、木头、石头、土块、书、水果等物体在瓶外靠近塑料瓶,就会有万有斥力现象产生,如照片组2:
照片组2
若小物体与塑料瓶内壁的吸引力大,瓶外的物体一旦接近,可能由于排斥力不足而无法使小物体运动。但随着时间推移,引力作用会慢慢减弱,瓶外物体与瓶内小物体之间的排斥力便会显现出来,当吸引力减弱到一定程度后,二者之间的万有斥力将转换为万有引力;如 瓶内有两个及以上的小物体存在,在开始时,靠瓶外物体较近的小物体表现出万有斥力现象,较远的那个表现出万有引力现象。随着时间推移,瓶内两个小物体对瓶外物体之间的万有引力和万有斥力现象减弱,而两个小物体之间的万有引力现象则显现出来,万有引力逐渐增强到最大后慢慢减弱。
照片组2中,瓶内左边小物体是金属片,右边小物体是纸片,小物体被塑料内壁吸住,当瓶外物体靠近塑料瓶时,金属片被排斥离开塑料瓶内壁,小纸片也受到瓶外物体排斥力效作用向右运动,当瓶外物体远离塑料时,小金属片又被塑料内壁吸引住;小纸片也同样受引力的作用。瓶外的物体可以是金属,木材,石头,等固体物质。
在照片组3中,两个悬挂的物体之间万有斥力作用。在实验中可以看到两个悬挂物之间有夹角。
照片组3
在照片组3中,瓶内左边小物体是纸片,右边是小金属片。玻璃水杯靠近与不靠近塑料瓶时,瓶内悬挂的小纸片是有-个排斥力的小夹角。
2.3、2015年7月17日12点20分利用直径27mm,高205mm塑料筒做了实验,如照片4所示,任何物体在筒上半部线表示为万有斥力,往下到一定位置线不会动,再住下到小物体处表现为万有引力,筒外的物体从小物体往筒顶运动,筒内小物体与线的表现与前面-致,重多次都是如此。在小物体处,筒外任何物体摇的时时-长,小物体则由万有引力转变成与线一样的万有斥力。
实验是连续由万有斥力转变成万有引力,又由万有引力转变为万有斥力,同一个物也由万有引力转变为万有斥力,万有引力和万有斥力都有尖端效应。筒外的物体有石头、水泥块、水果、金属铁锤、木棒等。用小于550ml的瓶悬挂小物体,实验大物体有石头、水泥块、塑料棒、木棒、金属板手等,实验器材有有玻璃棒、丝稠、塑料棒、毛皮。悬挂的小物体是纸、金属铝薄、树叶等均可,小物体是垂直自由悬挂的,带电体与大物体在小物体两边互成-百八十度。
带电棒是玻璃棒与丝稠摩擦带正电的玻璃棒,或者是塑料棒与毛皮摩擦带负电的塑料棒,在下面的实验中,带电棒相当于一个偏置力。要看到物体的万有斥力,电磁力(玻璃棒力和塑料棒力)对悬挂的小物体要显示引力,物体的斥力才会显示出来,电磁力对悬挂的小物体显示的是斥力,物体的引力显示出来,还与力的大小有关。
带电棒在小物体左边,大物体在小物体的右边,小物体运动位移的方向与带电体的极性和能量的大小有关,同时还与大物体有关。其照片组如下:
3、万有力与电磁力统一实验
3.1将大、小两个透明的塑料瓶底部用针钻两个孔,用黒色线悬挂两个小物体(纸、泡沬塑料),黒线的长度要方便看物体动作决定,塑料瓶倒过来,物体就悬挂在瓶内,用各种物体接近塑料瓶,则发现物体之间有排斥力的存在。实验装罝和实验物体的照片如下:
3.2、将实验物体砖、水泥、木棒、钳子、苹果、玻璃杯、瓷杯等物体接近塑料瓶,发现悬挂的物体显示引力现象。如显示排斥力现象,将塑料瓶放入水中浸一下,让其自然干,如用其它物体擦干,又会显示排斥力现象。
3.3、用手接触一下塑料瓶,用上述实验物体靠近塑料瓶,显示排斥力。 3.4、将塑料瓶衰减几个小时后,用上述(手开水龙头洗手)靠近小塑料瓶,瓶内两个悬挂的物体有时全部显排斥力(电斥力),有时全部是引力(电引力),有时-个物体显示排斥力,另一个物体显示引力。当实验物体多次来回接近塑料瓶时,引力或斥力会増大,有时会引力转换成斥力,斥力衰减转换成引力。
3.5、有一天晚上实验时,将物体放到倒立的小塑料顶部或将物体从小塑料瓶拿下来,引力与斥力相互转换。
3.6、大塑料瓶中悬挂的两个物体均显排斥力。
3.7、将铁丝、人体的手与水管放电,铁丝与大、小塑料瓶内的悬挂物体、黒线、瓶壁接触后,大瓶内的悬挂两物体与外面实验还是显排斥力现象。小瓶内的先显示引力现象,外靣的实验物体多次来回后又显排斥力现象,或者是先显排斥力(微弱)现象,后转引力现象。
3.8、实验发现同样的质量、距离,物体的不同,引力、斥力的大小是不同。 上述实验有2015年4月11日至2015年4月18日视频为证。
3.8、实验结论:物体之间不但有万有引力(引力)的作用,同时还有万有斥力的作用,是一个相互平衡的过程。物体(物质)之间如果只有引力(引力)的作用,那么任何物体的密度、体积都是-样的,就是因为有斥力(电斥力)的作用,才不会使物体的体积无限小,二者是作用力与反作用力相互平衡。
3.9、分析:
A、若带电体(电磁力)对小物体引力(作用力),其位移量(作用力)为X,大物体(万有力)若为引力(反作用力),其位移量为(反作用)Y,其合力位移量为: A=X-Y,
若带电体的引力大,位移A的方向则偏向带电体,若大物体的引力大,合位移A的方向则偏向大物体。
B、若带电体(电磁力)对小物体引力(作用力),其位移量(作用力)为X,大物体(万有力)若为斥力(反作用力),其位移量为(反作用)Y,其合力位移量为: A=X+Y,
位移A的方向则偏向带电体,合位移A的方向则偏向带电体。
C、若带电体(电磁力)对小物体斥力(作用力),其位移量(作用力)为X,大物体(万有力)若为引力(反作用力),其位移量为(反作用)Y,其合力位移量为: A=X+Y,
合位移A的方向则偏向大物体。
D、若带电体(电磁力)对小物体斥力(作用力),其位移量(作用力)为X,
大物体(万有力)若为斥力(反作用力),其位移量为(反作用)Y,其合力位移量为: A=X-Y,
合位移A的方向则偏向斥力小的一边。
物理学中的牛顿第三定律,作用力与反作用力是方向相反,性质相同。在本实验中,电磁力与万有力是性质相同的力,即同一种力。即万有力与电磁力的统一。
E、若电磁力对悬挂的小物体为引力,小物体的引力的方向与电磁力的方向相反,大小不同,它们之间的引力会减少,斥力增大,同时,电磁力与其它物体的引力也方向相反,它们之间的引力会减少,斥力增大,故悬挂的小物体斥力就增大,悬挂的小物体就会显示出斥力。
F、若电磁力对悬挂的小物体为斥力,小物体的引力的方向与电磁力的发现相同,大小不同,它们之间的斥力会减少,引力增大,用其它物体接近悬挂的小物体(小的电磁力),会显现引力,同时,电磁力与其它物体的斥力也方向相同,它们之间的斥力会减少,引力增大,故悬挂的小物体引力就增大,悬挂的小物体就会显示出引力。
原子、分子都电性,所以任何物体都是带电体,给悬挂的小物体(相当于电荷)加偏置电压(U1)相当于给悬挂的小物体(相当于电荷)加一个电场(E1),有:
E 1= U1/d1
对于大物体来说,大物体相当于一个电场(E2)或大电荷(Q1),那么小物体(q)在电场E1中受力为:
F小1= q * E1 方向与E1有关,分为引力和斥力
小物体在大物体(Q)的中(E2)所受的力(F2)为:
F小2 = q*E2 E2 = KQ/r2 F小2 = KQq/r2
在没有偏置电压(U1)情况下,为万有引力,是引力,引力的方向是朝自身。在有偏置电压(U1)下,F2与偏置电压(U1)的高、低(极性)有关。大物体在偏置电压(U1)中所受的力为:
F大1 = Q*E1 为引力 地球是一个电磁场,故小物体也受到地球的电磁场的电磁力的作用。在有偏置电压时,小物体在实验时受到的力有:
F小物体 = F小1 + F小2 + F地球
= q*E1 + KQq/r2 + F地球
大物体与偏置电压对小物体的作用力,偏置电压对小物体是引力,那么大物体对小物体是斥力,偏置电压对小物体是斥力,那么大物体对小物体是引力,都有:
F小物体 = q*E1 — KQq/r2