1、陀螺仪原理车轮开始转动后，请你试着将车轮的轮轴向左或向右倾斜，你会感觉到：转盘开始转动，且车轮向左或向右倾斜，转盘的转动方向会不一样。接着请站到地板上，重复上项活动，你会感觉到： 有一股力量干扰(或阻止 )我们倾斜车轮，且车轮转得越快，越不易倾倒。你可以试试不同的车轮转速！要使车轮的轮轴偏向，那一种情况比较费力？车轮快速转动时 车轮不转动时 车轮慢慢转动时 都一样 操作中你会发现：当你站在转盘上，手中的车轮快速转动时，若用力使轮轴倾斜，转盘也会因此转动。这是因为你在施力改变车轮的转动方向时，车轮的转动惯量对你也做了反作用力而使得转盘开始旋转，这也是一种角动量守恒的现象。当有质量的物体旋转时就会
2、产生角动量，它跟质量大小、转速、旋转方向，还有物质的分布都有关系。在惯量不变的前提下，旋转的物体有维持原有转动快慢及转轴方向（或者说角速度）的趋势。 通常我们会以右手手指来表示旋转方向跟角动量方向的关系。当我们竖起大拇指做出一个顶好的手势时，手掌四指指尖的方向即代表旋转的方向，拇指的方向则代表角动量的方向（如图 1） 。 假如车轮像图 2 这样由内向外转，则代表角动量方向的右手拇指会指向示范者的左方。当轮轴竖起来变成右手在下时，我们会感觉到一股抗力使得转盘旋转起来。这是因为原来的状态没有向上或向下（垂直方向）的角动量，当轮轴竖起来时右手拇指变成向上时（图 3 上方） ，就出现了向上的角动量；为
3、了保持垂直方向的角动量为零，于是转盘就做反方向的旋转以产生向下的的角动量来抵销它（图 3 下方） 。所以当轮轴竖起来时，我们会发现车轮旋转方向跟脚下转盘的方向恰好相反。 依照上面的说法我们可以说，脚下的转盘转动是因为车轮要保持原有的角动量而产生的。所以当车轮的轮轴朝不同方向倾斜时，转盘转动的方向就不一样，可以让学生再试试下面这些活动。 如果是竖成右手在上时，转盘会怎么转？如果车轮完全不转时重复同样动作，转盘会怎么转？如果一开始车轮是由外向内转，那拇指(车轮角动量方向)应该指向那边？当竖成右手在上时，转盘会怎么转？左手在上呢？如果转速一样，但是轮子大小不一样，车轮越大，转动惯量越大，要倾斜车轮时
4、哪一种会比较费力？哪一种会比较容易？ 理论上来说，车轮转动的快慢及我们使轮轴倾斜的角度，都会影响转盘转动的快慢。学生在操作时可以感受得到吗？ 当站在地面上，重复前面的活动，虽然脚下没有转盘，人不会转动了，但手仍可以清楚觉察到那股抗力。而且车轮的转速不同时，要使轮轴倾斜所费力气也不一样。物体转动得越快，它的角动量就越大，要改变它的方向就需要越大的力。当物体转得够快，到很难去改变它的转轴方向时，它的转轴会稳定的指向固定方向，而我们就可利用它的稳定性来作为定向的依据了。 陀螺仪不能完全取代，因为罗盘只能确定平面的方向，而且受磁场的影响，不够准确 陀螺仪基本上就是运用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴
5、会一直稳定指向一个方向的性质，所制造出来的定向仪器。不过它必需转得够快，或者惯量够大(也可以说是角动量要够大) 。不然，只要一个很小的力矩，就会严重影响到它的稳定性。就像前面第四页的活动中，我们可以轻易的改变旋转中车轮转轴的方向一样。所以设置在飞机、飞弹中的陀螺仪是靠内部所提供的动力，使其保持高速转动。 陀螺仪通常装置在除了要定出东西南北方向，还要能判断上方跟下方的交通工具或载具上，像是飞机、飞船、飞弹、人造卫星、潜艇.等等。它是航空、航海及太空导航系统中判断方位的主要依据。这是因为在高速旋转下，陀螺仪的转轴稳定的指向固定方向，将此方向与飞行器的轴心比对后，就可以精确得到飞机的正确方向。罗盘不能取代陀螺仪，因为罗盘只能确定平面的方向；另方面陀螺仪也比传统罗盘方便可靠，因为传统罗盘是利用地球磁场定向，所以会受到矿物分布干扰，例如受到飞机的机身或船身含铁物质的影响；另方面在两极也会因为地理北极跟地磁北极的不同而出现很大偏差，所以目前航空、航海都已经以陀螺仪以及卫星导航系统作为定向的主要仪器。
