探
究
电
磁
炮
威
力
大
小
影
响
因
素
组员；陈康迪，张权，何莎，
陈嫚娟，罗琳，赵娇娇
指导教师；刘廷平
探究电磁炮（线圈炮）威力大小影响因素
一，提出背景。
我们组的同学们最近对电磁炮产生的极大的兴趣，于是我们自己动手做了一个电磁炮，可威力实在是太小了，经过调整现在已近很不错了。
我们在想如何才能使它的威力更大呢？它的威力大小与哪些因素有关呢？对于这些问题我们展开了激烈的探讨与精确的实验。
二．电磁炮（线圈炮）基本原理；
使电容瞬间放电产生极大的电流，电流经过线圈产生超强的磁场，从而将炮弹（铁·钴·镍）吸出去。
能量转换;电能→磁能→动能。
三．作出假设。
1.首先想到的便是电压；电压对射程的影响应该会很大。
2.线圈匝数；毋庸质疑，线圈匝数对电磁炮的射程一定有影响，那影响到底怎样呢？
3. 炮弹质量；炮弹的质量对射程也有一定影响。
4.炮弹的初始位置这个影响应该很大。
5．当然还有许多其他因素如；摩擦，炮弹材料，炮管材料，炮弹长度，线圈长度等。
四．实验验证。
实验道具；电磁炮，万用表，被子，铁钉，尺子，卷尺
实验装置图；
被子
实验步骤；
1，根据探究的问题，改变相应的条件然后发射炮弹。
（被子作用；炮弹落地后使其不会弹跑，便于测量落地点。
）
2，测量炮弹飞行距离。
3，填写表格
电路图说明；
插头直接插国家电网，经过二极管桥接将交流电转变为直流电给电容充电，电压表可看出已充入的电压的大小。
然后断开充电开关，打开发射开关，即可发射。
1探究电压对电磁炮威力大小影响程度。
注意事项；
①本实验采用控制变量法，即只改变电压大小其他条件均不变。
②炮管以45度抛射角射出炮弹
③测量炮弹射程，即能反映出电磁炮威力大小。
④线圈匝数约为300匝。
⑤其他条件；线圈长度4.5cm·线圈匝数300匝·炮弹长度5cm·炮弹质量5g·电
压200v
以下是实验数据
实验数据表明，随电压升高，射程明显增大。
说明电压大小是提高电磁炮威力的关键因素。
理由；由电容电能公式W=1/2CU²和能量守恒定律，电压越高转换的磁能就会越大相应的炮弹所获得的动能也会越大。
2探究线圈匝数对电磁炮威力影响程度。
①本实验采用控制变量法，即只改变匝数其他条件均不变。
②炮管以45度抛射角射出炮弹
③测量炮弹射程，即能反映出电磁炮威力大小。
④由于增加了线圈匝数，那么线圈的电阻会变大，为了使电流不变那么电压也要相
应的增大。
⑤其他条件；线圈长度4.5cm·炮弹长度5cm·炮弹质量5g·电压200v
⑥当然保证了线圈长度不变。
以下是实验数据
实验数据表明，匝数增加炮弹的威力也明显增加！但实际情况不可能保证电流不变，而是电压恒定的。
这种情况下如果一味着去增加线圈的匝数那么电阻会增大，电流会减小，相应的电磁炮的威力也会减小很多。
所以在电压恒定的情况下必须去寻找合适的匝数，这样才能达到最佳效果。
理由；由磁场大小的公式计算：H=nI
在这个公式中，I是流过螺线管的电流，n是单位长度内的螺线管圈数。
可看出磁场大小与线圈匝数和电流有关。
磁场越大那么炮弹所获得的动能也就越大。
3．探究炮弹质量对电磁炮威力大小的影响。
①本实验采用控制变量法，即只改炮弹质量其他条件均不变。
②炮管以45度抛射角射出炮弹
③测量炮弹射程，即能反映出电磁炮威力大小。
④炮弹长度随着质量的增加而增加。
⑤其他条件；线圈长度4.5cm·线圈匝数300匝·电压200v
以下是实验数据
实验数据表明；质量和炮弹的威力有关系，关系为在一定范围内质量越大炮弹威力越大，但如果质量太大炮弹的威力反而会减小。
原因估计；质量越大那么它所含的物质越多那么磁场对它的作用力越大。
但质量越大相应的加速度会减小单位时间内所获得的速度会减小，速度小那么射程就会变小。
4探究炮弹的最适初始位置；
①本实验采用控制变量法，即只改变炮弹初始位置其他条件均不变。
②炮管以45度抛射角射出炮弹
③测量炮弹射程，即能反映出电磁炮威力大小。
④其他条件；线圈长度4.5cm·线圈匝数300匝·炮弹长度5cm·炮弹质量5g·电
压200v
实验数据表明；炮弹的初始位置和炮弹的威力有关系，关系为最适距离为炮弹前端刚好与线圈末端齐平。
（多次试验得到的结果）
原因；太近则磁场对炮弹的作用时间短，使炮弹获得的动能少。
太远磁场会很弱，则对炮弹的作用力会很小，使炮弹所获得的动能少。
所以；需要根据自己线圈、炮弹、电压等因素来决定。
但总的来说使炮弹前端刚好与线圈末端齐平为最适位置。
5．探究摩擦，炮弹材料，炮管材料，炮弹长度，线圈长度等对电磁炮的威力影响大小关系。
这些应该对炮弹威力大小的影响程度比较小了。
①炮弹材料，这个肯定是能受磁场明显作用的材料了，如铁、钴、镍。
②炮管材料，这个用金属的好比如说铜、铁等。
（实验数据，具体为什么还需进一
步研究。
）
③炮弹长度和线圈长度应该差不多为宜。
④线圈直径与炮弹直径应该差不多为宜。
五．结论。
1.电压是电能的主要决定因素，所以提高电能才能使炮弹威力最好的增大。
2.在电流一定的条件下线圈匝数越多，炮弹的威力也就会越大。
但实际情况是电压一定。
（我们在想使用电感器，会不会效果跟好？）
3.炮弹质量不能太大也不能太小，只有根据它的电压、线圈等因数自己试验出最合适的质量。
4.炮弹的最适初始位子，使炮弹前端刚好与线圈末端齐平。
六．心得。
经过这次活动我们知道了有许多东西是需要自己去研究的，光靠别人给你说是根本不知道未知事物到底是怎么样的。
而且在实验过程中必须认真地观察实验现象,并做如实的记录.如果发现实验现象与实验理论不符合,或者测试结果出现异常,就应该认真检查原因,并细心重做实验.
总之，这一次的实验让我们收获颇丰，同时也让我们发现了自身的不足。
在课堂上学得的，我们将其发挥到其他方面去，也将在今后的学习和工作中不断提高，克服在学习，获得知识中遇到的障碍。
在今后的学习，工作中有更大的收获，在不断地探索，勤奋的学习和无私奉献中实现自己的人生价值。
七，指导教师点评；
本组同学勤于动脑，敢于动手，善于合作。
养成了一定的科研素养，善于观察，敢于猜测，勇于验证，乐于创新，很不错。
望在科学论证上进一步扩大视野，严密逻辑，争取能获得更大价值的创新作品。