引入背景:
让两个相同的铁球或篮球从相同的斜面上滚下,它们的快慢应该是大概相同的,这也许是我们生活中司空见惯的,但下面的这个实验却打破了常规,让我们不得不去认真地思考。
实验器材:
两个相同的深色玻璃啤酒瓶,两个能塞紧瓶口的软胶塞一块宽一点的长板,一张方凳子,一些沙子和一些水。
实验步骤:
(1)将两个啤酒瓶一个装满沙子,另一个装满水,然后分别用软胶塞塞紧。(2)用凳子将长板搭成一个斜面。(3)将两个瓶子从斜面的顶端并排地同时释放,观察两瓶子的运动快慢情况。如图46所示。并重复多次。
图46
实验现象:
每一次都是同一个瓶子先到达底端。
原理剖析:
虽然瓶子里面都是装满了的,但是装沙的瓶子里面沙子之间的缝隙太大,沙子与瓶子不能形成一个整体,导致瓶子滚动的过程中,里面的沙子总是要比瓶子滞后一些,这样就使得沙子之间、沙子与瓶壁之间产生了较大的摩擦,这些摩擦力阻碍了瓶子的滚动。这跟生鸡蛋里面的蛋黄与蛋清之间、蛋清与蛋壳之间一样,当鸡蛋转动起来后,里面的蛋黄、蛋清总是要阻碍蛋壳的运动。而装满水的瓶子,瓶子与里面的水完全可以看做是一个整体,或者说水与水之间、水与瓶子壁之间的摩擦相当的小,因此装水的瓶子滚动时受到内部的阻力小,滚动也就相对快些。所以每次总是装满水的瓶子先到达底端。
说明:
(1)此实验中装沙子的那个瓶子只需要装满就行了,不要装满之后又用棍子去挤压,然后又装沙子,因为这样的话,里面沙子之间的空隙太小,摩擦效果反而更差。(2)此实验可以在讲摩擦力那一部分知识时作为新课引入,或者在讲完这一部分知识后作为探究实验来演示。当然更适合在其他场合作为趣味实验来演示。
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