书城科普游戏中的科学
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第7章 傻大个的力(1)

3.1 砸不烂的鸡蛋

聪明的一休:

用锤子砸鸡蛋,鸡蛋居然砸不烂。你一定不会相信吧?可事实就是如此,你不妨亲自试一试。

工具百宝箱:

1.一个小木箱

2.一堆细沙

3.20只鸡蛋

4.一块石板

5.一小块砖

6.一个锤子

一起来做吧:

1.用箱子装上细沙。

2.沙面上均匀地平摆20只鸡蛋。

3.在鸡蛋上面压一块较重的石板。

4.石板上放置一小块砖。

5.用锤子迅速地照着砖砸去。

6.奇迹发生了——砖被砸得粉碎,而鸡蛋却安然无恙。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

木板面积大,承受压力也大,所以锤子砸砖的时候鸡蛋也不会破。此外,沙子也减缓了力对鸡蛋的冲力。

开动你的小脑筋:

是不是还能想起很多关于鸡蛋的实验呢?继续做下去吧。

你学到了什么?快记下来!

3.2 坚硬的蛋

聪明的一休:

你认为蛋壳是坚固的还是脆弱的,它在什么时候容易破碎,什么时候不容易破碎?

工具百宝箱:

1.两个半截蛋壳

2.一个杯子(杯子的杯口与半个蛋壳直径大小相同)

3.一根细铁棒

一起来做吧:

1.蛋壳开口向下扣在杯子口上。

2.拿一根细铁棒离蛋壳10多厘米的高度竖直向下自由落到蛋壳上,蛋壳没被砸破。

3.蛋壳开口向上放在杯子口上。

4.拿一根细铁棒离蛋壳10多厘米的高度竖直向下自由落到蛋壳上,蛋壳被砸破。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

口朝上的蛋壳受力比较集中,而口朝下的蛋壳受力分散,所以就比较坚固。

开动你的小脑筋:

那么生活中还有什么用品也是利用这个原理做出来的呢?

你学到了什么?快记下来!

3.3 竟然站不起来

聪明的一休:

如果让你自己做某种姿势,你就一定站不起来,相信吗?不信你也来做做看!

工具百宝箱:

1.一把不带扶手的直背椅

2.小朋友自己哦

一起来做吧:

1.放好直背椅。

2.身体坐直,背靠椅背,双脚平放在地上,两臂交叉放在胸前。

3.保持这种姿势,你能从椅子上站起来吗?你是站不起来的。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

人坐着的时候,身体的重心就在脊椎的下方,如果想保持上身直立而从椅子上站起来,你必须把身体重心移到小腿以上。人从椅子上起立的那一瞬间,必须克服体重的巨大阻力才能站起来,在重心没有前移的情况下,人的大腿肌肉没有这么大的力量做到这一点。因此,人就像粘到椅子上一样,无法站起来。

开动你的小脑筋:

哈哈哈,很有趣吧,还能想到什么古怪的姿势挑战自己吗?

你学到了什么?快记下来!

3.4 立起来的鸡蛋

聪明的一休:

你见过站立的鸡蛋吗?我可见过哦!

工具百宝箱:

1.三个熟鸡蛋

2.一个生鸡蛋

一起来做吧:

1.把三个熟鸡蛋和一个生鸡蛋一个个地旋转,有时有些鸡蛋能立起来,有时却不行。

2.再试几次,你会发现,必须用力均匀,才能让鸡蛋站立起来。

3.但是那个生鸡蛋却怎么都站不起来哦。为什么呢?

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

1.熟鸡蛋的旋转能量在蛋壳与桌面之间的摩擦力作用下,转换成了一个水平方向的推力,使鸡蛋立起来。

2.而生鸡蛋因为内部是液体,重心会随着旋转而不断改变,所以无法站立起来。

3.再说,只有旋转鸡蛋的速度的大小始终一致,蛋壳与桌面间的摩擦力恰到好处时,才能让鸡蛋站起来。现在你该明白为什么旋转的鸡蛋有时能立起来,有时不能的原因了吧?

开动你的小脑筋:

还有什么办法可以区别生鸡蛋和熟鸡蛋呢?

你学到了什么?快记下来!

3.5 测量浮力

聪明的一休:

当我们躺在水面上像帆船一样漂浮着,我们都知道是水的浮力在支撑我们。但你可知道怎样测量浮力吗?

工具百宝箱:

1.一个弹簧秤

2.一把锁

3.一个装水的玻璃杯

一起来做吧:

1.先把锁挂在弹簧秤下,记录弹簧秤的刻度。

2.然后将弹簧秤挂的锁放入水中,记录此时弹簧秤的刻度。

3.比较两次记录下的刻度,思考为什么会不同。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

1.锁浸在水中,会受到水对它的向上的支持力,即浮力。

2.两次记录的差值就是水对小铜锁的浮力。

开动你的小脑筋:

用弹簧秤再称别的物体(比如小木块,橡皮头等),观察不同的物体的浮力大小。

你学到了什么?快记下来!

3.6 大力士吸管

聪明的一休:

平时软软的吸管,今天可以大显身手了哦!

工具百宝箱:

1.一根塑料吸管

2.一个土豆

一起来做吧:

1.先以握笔的方式将吸管插入土豆,吸管很快就弯了,土豆却完好无损。

2.但是换一种方式,用拇指按住吸管的一端,再迅速将吸管插向土豆,结果这一次吸管插进了土豆里。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

这是因为吸管中的空气使吸管变成了大力士,用手指按住吸管口的同时也把空气封在了吸管里,使得脆弱的吸管变得坚硬,所以吸管才有足够的力量插进土豆里。

开动你的小脑筋:

如果把土豆换成番薯,你猜吸管能插进去么?

你学到了什么?快记下来!

3.7 听话的小球

聪明的一休:

小球总是滴溜溜地转,但是这里的小球,你叫它往东,它不敢往西哟!

工具百宝箱:

1.一个带弯折节的吸管

2.一把剪刀

3.一个圆规

4.一把小刀

5.一张砂纸

一起来做吧:

1.找一个可弯折节的吸管,将其短管前端剪成四瓣。

2.取厚度2厘米的发泡塑料,割出各侧面为2平方厘米的小方块。

3.用圆规在各个面上画圆(每个圆的直径都为2厘米),然后切去8个角及多余部分,再用砂纸轻轻打磨即成一个直径约2厘米的小球。

4.将小球放在吸管的4瓣间,在吸管的另一端吹气,小球就会飞起,并悬浮在空中。

5.如果你慢慢转动吸管,小球也会跟着转一个角度,仍悬浮在空中。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

这就是与流体的压强与流速有关了。

开动你的小脑筋:

如果小球用乒乓球代替会怎样呢?

你学到了什么?快记下来!

3.8 定身术

聪明的一休:

想把自己变成孙悟空那样会定身术吗?马上就可以帮你变出来哦!

工具百宝箱:

1.两个力气大的好朋友

2.小朋友自己

一起来做吧:

1.你使身体站直,双手各握同一侧的肩膀,把胳膊肘部尽量放平。

2.由两个力气大的人,一边站一个,托着你的胳膊肘部,看他们能不能把你抬起来。

3.你胳膊肘部的角度是这个游戏成败的关键。

4.如果胳膊肘部远离人体重心,是不可能把人抬起来的。

5.如把胳膊收回到身体两侧,就很容易地把人抬起来。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

放在身体前方的胳膊肘部离身体的重心越远,克服体重的阻力所需要的力就越大。你会惊异地发现,就是这么短短的一点距离,它会使两个大力士无能为力,好像你使了孙悟空的“定身术”似的。

开动你的小脑筋:

你还会孙悟空的其他招数吗?

你学到了什么?快记下来!

3.9 鸡蛋巧落杯中

聪明的一休:

想不想学“弹指神功”啊?这里就可以露一手给大家看看了!

工具百宝箱:

1.一个玻璃杯

2.水

3.稍微大于杯口的方形硬纸片

4.一个顶针

5.一个熟鸡蛋

一起来做吧:

1.找一个玻璃杯,倒上半杯水,在杯口上放一张方形硬纸片。

2.在硬纸片上放一个做针线活用的顶针儿,再将一个熟鸡蛋竖立放在顶针儿上。

3.一切准备就绪后,用手指用力弹击硬纸片。

4.硬纸片被弹出去后,顶针儿和鸡蛋就会正好落到杯子里。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

弹击使硬纸片飞走,这种摩擦力存在的时间极短,所以鸡蛋沿水平方向所得到的力量和速度很小,而鸡蛋的静止惯性却相对较大,当硬纸片迅速飞出后,鸡蛋因失去了支持就自然落到了杯子里。

开动你的小脑筋:

如果不是鸡蛋,而是石头放在上面,效果会是一样吗?

你学到了什么?快记下来!

3.10 自己的潜水艇

聪明的一休:

很想拥有自己的潜水艇吧?这里有个特别简单的方法呢!

工具百宝箱:

1.一个容积两升的塑料瓶

2.水

3.一只密闭性良好的小袋子

4.一个小铅块

一起来做吧:

1.塑料瓶里先装满水。

2.再与密闭性良好的小袋子系起来,这个小袋子就是你的潜水艇了。(它应该刚好能浮在水面,如果潜水艇太轻的话,可以用适当的铅块进行调节。)

3.检查好以后,就可以进行潜水实验了。

4.用力挤压塑料瓶,只见潜水艇神奇般地下沉了。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

1.这要用著名的阿基米德原理来解释:物体漂浮在水面的条件是,物体的体积必须比相同体积的水轻。

2.当你挤压塑料瓶时,会对瓶中的水施加压力,而液体是很难被压缩的,所以压力被转移到了小袋子中。

3.袋子里装着少量的气体(主要成分是氮气),压力会将氮气压缩,迫使小袋潜水艇的体积变小,密度增大,当潜水艇的密度大于水的密度时,就会下沉。

4.现实中真正的潜水艇也是通过调节浮力舱中的空气体积从而实现潜水或上浮的。

开动你的小脑筋:

如果觉得塑料袋潜水艇太丑了,还有什么方法可以让自己的潜水艇更漂亮呢?

你学到了什么?快记下来!

3.11 瓶子赛跑

聪明的一休:

装有沙子和装有水的两个同等重量的瓶子从一个高度滚下来,谁先到达终点?

工具百宝箱:

1.两个瓶子(同等大小、重量相等)

2.沙子

3.水

4.一块长方形木板

5.两本厚书

一起来做吧:

1.用长方形木板和两本书搭成一个斜坡。

2.将水倒入一个瓶子中,将沙子倒入另一个瓶子中,两个瓶子拧紧瓶盖。

3.把两个瓶子放在木板上,在同一起始高度让两个瓶子同时向下滚动。

4.装水的瓶子比装沙子的瓶子提前到达终点。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

沙子对瓶子内壁的摩擦比水对瓶子内壁的摩擦要大得多,而且沙子之间还会有摩擦,因此它的下滑速度比装水的瓶子要慢。

开动你的小脑筋:

将瓶子里的物质换一换,再让它们比比赛吧!

你学到了什么?快记下来!

3.12 纸也能做大力士

聪明的一休:

一张纸能举起一本书?不信吧?立刻做给你看!

工具百宝箱:

1.一张纸

2.胶带

3.三本书

一起来做吧:

1.把纸放在两本并排分开放的书上,使纸的中间部分悬空。把一本书放在纸的悬空处。

2.把纸卷成一个纸卷,用胶带粘好纸的边缘处。

3.把纸卷立起来,并在上面放一本书。

4.思考两种方法的不同之处。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

1.一张纸能承受多大的压力,主要取决于纸张受力时的弯矩。弯矩即纸张的受力点和受反作用力的点之间的距离。

2.弯矩越大,纸张承受的力越大,反之越小。

3.直接把重物放在纸上,则纸的受力点和受反作用力点几乎在同一位置上。因此弯矩小,所承受的力就小。

4.把重物放在竖直的纸卷上,纸的弯矩较大,因此承受的力也大。

开动你的小脑筋:

想一想,把纸还可以折成哪些形状,以便承担压力。

你学到了什么?快记下来!

3.13 不一样的拔河比赛

聪明的一休:

人和书来一场拔河比赛,你猜谁是最后的赢家呢?

工具百宝箱:

1.一本精装的大书(字典或杂志合订本)

2.一根166厘米长的绳子

一起来做吧:

1.拿一本精装的大书(字典或杂志合订本)和一根166厘米长的绳子,把书打开纵向放在绳子上,书脊朝上。

2.再把绳子在书脊当中打一个结。两手分别握住绳子的两头,使手和书至少保持50厘米的距离。

3.两手拉动绳子,你能把绳子拉到与打结的地方成一水平直线吗?不管你怎样用力,你也无法把它拉成一条直线。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

1.手臂的力量抵消不了书的重力。当绳子垂直吊着书的时候,你所使用的阻止书往下落的力,等于书本身的重量。

2.但是当你的手向两边拉书时,所用的力与水平方向成一定角度,在这种情况下,施加的力必须大于你所克服的书的重力。

3.所用的力与水平方向成的角度越小,所需要的力也越大,这就是你越把绳子拉到接近水平位置,越是要花大力气的原因。

4.绳子往往在被拉成水平位置之前,因吃不住这么大的力而断掉。

开动你的小脑筋:

这个游戏实际上是游戏者与书的重力之间的拔河比赛,谁会是一直的赢家呢?

你学到了什么?快记下来!

3.14 转圈的弹珠

聪明的一休:

弹珠在转圈,为什么呢?我们来看看吧!

工具百宝箱:

1.三个玻璃弹珠

2.一个带边的大杯子

一起来做吧:

1.先把弹珠放在桌上,用杯子盖住。

2.然后用手使杯子转圈。杯子转动越快,里面的弹珠也转的越快,并慢慢升到杯壁上。

3.而要使弹珠不掉下来,必须使杯子转动保持一定的速度,弹珠被离心力紧紧压在了杯壁上。

边看边想:

注意观看,告诉你身边的小朋友你看到了什么?

原来如此:

物体转的越快,它越想“逃离”开水平方向,如杯中旋转的液体,旋转车中的座位等,这种力被称为离心力。