地球的自转

器材与设置：把地球仪放在暗室的桌上，用手电筒在侧面水平照射，代表太阳的平行光。

步骤与现象：一是观察昼夜。照亮的一面是昼半球，背光的一面是夜半球，两者的分界线就是晨昏线；此时即使地球仪不转，昼夜也已经存在，说明昼夜现象与自转无关。二是观察交替。用手自西向东（从北极上空看是逆时针）缓慢转动地球仪，可以看到杭州所在的位置从暗区转入亮区（日出），再转入暗区（日落），昼夜不断更替。三是比较先后。同时留意杭州和乌鲁木齐，会发现杭州先进入亮区，说明东边先天亮。

结论：昼夜现象由地球不发光、不透明造成；昼夜交替由地球自转造成；自转还导致同一时刻各地时刻不同。两个注意点：一是光源必须离得远一些或用平行光，否则照亮的范围会超过一半，晨昏线不准；二是转动方向必须正确，若转反了会得出「西边先天亮」的错误结论。

现象：在北半球观察，摆动平面沿顺时针方向缓慢偏转；在赤道上则几乎不偏转；纬度越高，偏转越快。

推理过程：第一步，摆锤只受重力和悬线拉力，这两个力都在摆动平面内，没有任何力能把摆动平面推开，所以摆动平面在空间中应保持不变。第二步，可是我们看到摆的痕迹相对地面的刻度盘转了角度。第三步，唯一的解释是——不是摆在转，而是地面（地球）在摆的下方转动，我们跟着地球一起转，于是「看到」摆动平面在转。

结论：傅科摆是地球自转的直接证据。这里用到了参照物思想：以地面为参照物，摆平面在动；以恒星为参照物，摆平面不动而地面在动。易错提醒：不能说「摆受到了地球自转的力才偏转」，真正的逻辑是摆动平面不变、观察者在转。

第一步：求赤道线速度，依据 $v = \dfrac{s}{t}$。$v = \dfrac{4 \times 10^{4}\ \mathrm{km}}{24\ \mathrm{h}} \approx 1667\ \mathrm{km/h}$。第二步：换算单位，依据 $1\ \mathrm{km/h} = \dfrac{1}{3.6}\ \mathrm{m/s}$。$v = \dfrac{1667}{3.6} \approx 463\ \mathrm{m/s}$。这个速度比民航客机还快得多，但因为我们与地球相对静止，所以毫无感觉。

第三步：求转过 $1^\circ$ 的时间，依据「总时间除以总角度」。$t = \dfrac{24\ \mathrm{h}}{360^\circ} = \dfrac{1}{15}\ \mathrm{h} = 4\ \mathrm{min}$，即经度每差 $1^\circ$，时刻差 4 分钟。第四步：求两地时差。经度差 $120^\circ - 88^\circ = 32^\circ$，故时差 $32 \times 4 = 128\ \mathrm{min}$，约 2 小时 8 分钟；且杭州在东，杭州先日出。

答：(1) 约 $1667\ \mathrm{km/h}$，即约 $463\ \mathrm{m/s}$；(2) 4 分钟；(3) 约相差 2 小时 8 分钟，杭州更早。