用篮球做牛顿摆的尝试

这两天帮同事的孩子做运动会开幕式上的科普展示项目。

因为是开幕式展示，需要较大型的模型，我想到了几个项目，分别是：

篮球牛顿摆、不等臂跷跷板、马德堡半球、简单电路流水灯、起重机的滑轮组、滑轮拔河这几个项目。

考虑是初一学生，我建议选择了篮球牛顿摆。

首先，力学是初中物理的重点之一；其次，牛顿摆的展示比较直观；还有，就是器材不贵。

结果在进行实验时，出现了几个没有意料到的问题，下面一个一个来说。

第一个是篮球的体积大，质量轻（比铁球），质量集中在外皮。

这样的特点，出现了几个问题：

1. 想要把篮球当成质点来考虑的话，摆长就要非常长；但是摆长太长，不利于支架的设置，也不方便学生的进行现场展示。

2. 因为不能把篮球当成质点，撞击点如果不在圆心连线上，略有偏差就会是篮球在撞击后产生摆动和转动；

3. 篮球的摆动和转动，会改变动量的方向，使碰撞情况变得不稳定。

篮球变不了，只好调整悬挂方式。把两条挂绳尽量紧贴篮球表面，并让挂绳的延长线，尽量穿过球心位置。

经过尝试，效果还不错，轻微的撞击点偏移，没有出现篮球的摆动和转动。

接下来，有出现了新问题。

挂绳采用棉线绳，由于挂绳的弹性，撞击后线绳的收缩会使动量快速消散，摆动经过3~4次的撞击就会停下来。

还有一个被之前忽视的问题，就是篮球的质量差。

牛顿摆的各质点质量应该尽量相同，才能保证撞击过程的质量守恒。

但由于篮球的本身质量（密度）太小，轻微的质量差就可能出现较大的影响。

明天的试验，重点通过将挂绳换为钢丝，平衡质量差上。

好了，今天就记录到这儿，明天再记录试验结果。