自己想法做探究

陳紹永

引子： 一天，小華正在看法國著名作家儒勒·凡爾納寫的科幻小說《馬蒂斯·桑多爾夫》，看到其中描寫了這樣一個情節(jié)：一艘萬噸巨輪即將下水，已經(jīng)砍斷了系住的繩索，突然一艘快艇駛入碼頭，在這千鈞一發(fā)之際，一個叫做馬蒂夫的人，一個箭步?jīng)_上去，抓住掛在船頭的纜繩，在埋入地面的鐵樁上繞了幾圈，他冒著被甩死的危險，用手拉住繩索，僵持了大約10秒鐘，繩索斷裂，但快艇已經(jīng)過去了，避免了一場很大的災難.

問題： 小華覺得一個人的力氣再大，也不可能拉得住一個萬噸巨輪.他向老師提出了這個觀點，老師說，這是摩擦力作用的結果.小華想起老師講過摩擦力大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關，小華覺得一個人的力拉繩子壓在鐵柱上，摩擦力不可能很大，認為這是一個科學性的錯誤.老師說這里的關鍵是“繞了幾圈”.小華認為“繞了幾圈”就是增大與鐵柱的接觸面積，難道摩擦力與面積有關，課本上講的“摩擦力大小與接觸面積大小無關”的結論是錯誤的？于是他找來兩個大鉤碼、棉線、彈簧測力計、鐵棒，想探究一下是不是“繞了幾圈”的緣故.

（1） 小華探究的課題是什么？

（2） 請你幫助他設計實驗的裝置和步驟，并設計記錄數(shù)據(jù)的表格.

（3） 如果像老師說的與圈數(shù)有關，實驗的現(xiàn)象應該怎樣？

（4） 舉出生活中應用此規(guī)律的事例.

（5） 根據(jù)探究的情況，再提一個有關摩擦力的猜想.

（6） 題中小華經(jīng)歷的探究過程的思維程序是怎樣的？

解析： （1） 小華需要探究的是摩擦力與繞的圈數(shù)是否有關.

（2） 取一段棉線，在棉線的一端拴上一個鉤碼，然后，把它搭在一根平放的圓棍上.

（a） 像圖甲那樣，一端掛重物，用彈簧測力計來拉棉線的另一端，記下剛好使鉤碼不下落時彈簧測力計的讀數(shù)F1.

（b） 再如圖乙那樣，將棉線在圓棍上繞一圈，記下剛好使鉤碼不下落時彈簧測力計的讀數(shù)F2.

（c） 再如圖丙那樣，將棉線在圓棍上繞兩圈，記下剛好使鉤碼不下落時彈簧測力計的讀數(shù)F3.

（d） 再如圖丁那樣，將棉線在圓棍上繞三圈，記下剛好使鉤碼不下落時彈簧測力計的讀數(shù)F4.

（e） 改用兩個鉤碼重復以上實驗.

數(shù)據(jù)記錄表格如下：

（3） 如果和老師說的一樣與圈數(shù)有關，掛一個鉤碼時，所繞圈數(shù)越多，讀數(shù)應該越來越小，即F1＞F2＞F3＞F4 .改用兩個鉤碼后，也應該如此.

（4） 生活中利用此規(guī)律的事例很多，比如系鞋帶時要多打幾個結，捆東西時繩子要多繞幾圈，輪船靠到船塢時水手把繩子在甲板上的兩根鐵柱上呈“8”字形反復纏繞幾圈，我們?nèi)コ匈I東西回來將手提袋提繩在手上多繞幾圈等等.

（5） 摩擦力的大小還可能與柱子的粗細有關.

（6） 小華經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、進行猜想與假設、設計實驗方案、進行實驗、記錄數(shù)據(jù)、得出結論等過程.

說明：有同學對這個實驗的結果可能不大理解.簡單地說，每一圈都有壓力（基本相同），每圈都有摩擦力，圈數(shù)越多，這些力合成起來就越大.這里的關鍵是增加圈數(shù)相當于增加了壓力，而我們把木塊放在斜面上，不同接觸面積時壓力是相同的，兩者不同.

點評： 科學的批判思維是創(chuàng)新思維的一種，任何改正都是進步，只有發(fā)現(xiàn)問題才能改正，發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要.我們在發(fā)現(xiàn)問題時，要提出自己的看法，同時要用自己的知識來探究自己的觀點是否正確.