太空弹珠之旅
背后的科学——摩擦力,引力
一场完美的弹珠之旅意味着弹珠从始至终都能毫无阻碍地滚动。这听起来有些困难。但别着急,或许在知道让弹珠滚动需要哪些力的作用后,你能得到启发。
首先少不了引力的作用,它拉动弹珠滚下坡道;同时,弹珠与坡道之间相互摩擦而产生的摩擦阻力则在不断使弹珠的滚动速度减缓;最终,当摩擦力大于引力的分力时,小球将慢慢停止运动。
这次的实验我们需要用到的材料有:
先将对半剪开的长纸筒改成不同长度,注意所有纸筒改好后的长度都不能超过硬纸板的宽度。你可以用铝箔纸,彩色卡纸或者颜料等装饰剪好的纸筒和硬纸板。然后将纸筒一一在硬纸板上比划下,计划好弹珠坡道的大概位置。在此期间,你需要思考,自己想要个长而缓的弹珠坡道还是个短而快的呢?怎样放置纸筒才能让弹珠快速滚动,而怎样做才能使其速度变缓呢?确定好后,用胶带或者胶水将纸筒粘好在硬纸板上。
我们可以先预想一下弹珠会怎样运动。由于引力的作用,它们可能会向下滚动,又会因为摩擦力的存在而逐渐减速,但怎么样才能使弹珠朝前运动呢?这需要让弹珠滚动速度快到足以摆脱引力的向下作用。不妨试试这样的坡道搭配。先设置一条极为陡峭的长坡道,再在这条坡道下方接一条与其倾斜方向相反的短坡道。可以先做几个预实验,看看长坡道的位置需要怎样放置,才能让滚下的弹珠克服引力影响,到达短坡道的顶端呢?用一颗弹珠试试吧,它能像你预期的那样运动吗?
趣味拓展
约上你的朋友们,组成两队,比一比哪个队能做出最好的弹道设计,能保持弹珠滚动的时间最长吧。为了公平起见,两队所用的纸筒长度都必须相同。
你能试着通过改变弹道表面的材质来让弹珠滚动速度减缓吗?不妨试试用气泡纸或者纸巾粘在弹道内部,使其表面变得粗糙,这样就能加大摩擦力,让小球运动得更慢啦!
学习园地
猜猜看,需要怎样做才能设计出一条非常长但弹珠却始终能在上面滚动的坡道呢?
温馨提示:你或许需要好好考虑下这条坡道的坡度大小,使弹珠在上面滚动时恰好克服摩擦力的作用,从而不断地向前滚动。