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      “無敵快球”

      2018-04-21 06:09:54西達
      小學科學(學生版) 2018年4期
      關鍵詞:彈球呼啦圈實心球

      文/西達

      你有沒有聽到春天“咚咚”的腳步聲?嗯,我的意思是,你生活的地方有沒有春回大地,萬物復蘇呢?天氣回暖,正是在戶外探索的好時候。今天,我們就把實驗室“搬到”戶外,這個實驗需要你把小伙伴邀請來一起完成!

      做一做

      說是實驗,其實這次動手活動更像是一個游戲——“誰在滾動比賽中的速度更快?” 看,主題聽起來多么有趣!并且,在實驗開始之前,你還可以跟小伙伴們打個賭,猜猜誰的速度會是最快的,再用實驗結果來驗證一下。說了這么多,肯定有人等不及了,就讓我們快開始吧!

      實驗用品:

      1. 一個實心球。比如,鉛球、高爾夫球,甚至普通的玻璃彈球都可以。注意,它們必須是實心的,像乒乓球那樣的空心球可不行哦。

      2. 一個圓盤。比如,象棋子、圓形杯墊。

      3. 一個圓環(huán)。比如,呼啦圈、輪胎。

      實驗地點:

      戶外,找一處有明顯坡度的斜坡。

      實驗步驟:

      三個人分別選擇不同種類的一個物品。三個人在斜坡上并排站好,將三個物體置于同一水平線。三個人同時松手,使三個物體一同向下滾。猜一猜哪一個會最先到達終點,再看看結果,你猜中了嗎?

      大輪胎和小玻璃彈球相比,誰滾動的速度更快?呼啦圈和象棋子相比,結局又是如何?如果你們順利完成了實驗,那么結果顯而易見。無論你是否猜中,在比賽中獲勝的一定是實心球。這是為什么呢?

      想一想

      不論物體有多重,個頭有多大,從滾動速度來看,實心球要比圓盤快,而圓盤又比圓環(huán)快。我們知道,所有物體都有一個重心,形狀規(guī)則、均勻的物體,重心就是它的幾何中心。我們在實驗中用到的物體,重心都是它們的幾何中心,但這三種物體的質(zhì)量分布卻大不相同。實心球的質(zhì)量極緊密地分布在重心周圍;圓盤的質(zhì)量則只是均勻地分布在穿過重心的一個面上;圓環(huán)的質(zhì)量也是分布在穿過重心的一個面上,但質(zhì)量全部集中在遠離重心的外圍。

      在這里要給大家介紹一個概念——轉(zhuǎn)動慣量。轉(zhuǎn)動慣量可以理解為,一個物體對于旋轉(zhuǎn)運動的慣性。也就是說,我們選的三個物體,從靜止到旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動慣量小的物體,更容易改變原來的靜止狀態(tài),轉(zhuǎn)動的速度就越大;反之,轉(zhuǎn)動慣量大的物體,更不容易改變原來的靜止狀態(tài),轉(zhuǎn)動的速度就越小。

      那么這三個物體的轉(zhuǎn)動慣量如何比較呢?原來,質(zhì)量分布越是靠近重心,轉(zhuǎn)動慣量越小。這回你明白了吧!實心球的質(zhì)量緊密地分布在重心周圍,它的轉(zhuǎn)動慣量最小,滾動的速度最快;圓環(huán)的質(zhì)量分布離重心最遠,它的轉(zhuǎn)動慣量最大,滾動的速度最慢。

      試一試

      今天講了很多知識,但更多的是需要我們動手嘗試。想想看,你想做怎樣的嘗試呢?比如,兩個物體一組,同樣是實心球或者圓環(huán),如果直徑不同,會有什么樣的結果呢?小玻璃彈球和高爾夫球,哪個轉(zhuǎn)得更快?輪胎和呼啦圈,哪個轉(zhuǎn)得更快?還可以有怎樣的組合呢?通過這些嘗試,你又有哪些發(fā)現(xiàn)呢?

      從花樣滑冰運動員的旋轉(zhuǎn)中,我們也可以看出同樣的原理。他們的旋轉(zhuǎn)從張開雙臂開始,隨著旋轉(zhuǎn),雙臂逐漸向身體靠近,這樣質(zhì)量也在向重心靠近,使得轉(zhuǎn)動慣量不斷減小,所以身體旋轉(zhuǎn)的速度也在不斷加快。

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