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有趣的重心小实验 山东省淄博市淄川区中小学社会实践活动基地 张勤昌 重心是物理学中的一个重要概念，为了帮助同学们理解重心的知识，本文例举了一些趣味性的重心实验，这些实验中用到的器材都可以在日常生活中找到。希望这些实验能够激发同学们学习物理的兴趣。 实验一：扑克牌上的铅笔  实验器材：（六棱形）铅笔1支 扑克牌1张 实验目的：使铅笔停在扑克牌的边缘上 实验步骤： 1．用一只手拿住扑克牌短边的边缘，使扑克牌处于直立状态，并使扑克牌长边边缘尽量保持水平。 2．手指用力压扑克牌的两侧，使扑克牌长边边缘在水平面内发生弯曲。 3．把铅笔横放在扑克牌的长边边缘上。 4．慢慢放松手指的用力，使扑克牌长边边缘由弯曲变成直线，这时铅笔就会停留在扑克牌的长边边缘上。（如图1所示） 现象解释：扑克牌的长边边缘由弯曲变成直线的过程中，铅笔与扑克牌的接触面越来越大。当扑克牌的长边缘变成直线时，铅笔的重心与扑克牌的上边缘在同一竖直平面内，这样扑克牌的上边缘就可以支撑住铅笔，使铅笔停留在扑克牌的边缘上。 实验二：纸棍的重心 实验器材：纸杯多个 铅笔4支 厚纸片1张 透明胶 实验目的：找纸杯构成的纸棍的重心。  实验步骤： 1．把纸杯套装在一起构成一根纸棍。 2．把纸棍中间部分的七八个纸杯的杯口凸起部分展开。 3．在纸棍上纸杯口凸起展开处用透明胶粘贴一张厚纸片。 4．在桌面上平行放置两支铅笔作为轨道，再在轨道铅笔上垂直轨道方向放上另外两只铅笔。 5．把纸棍放到轨道上方的两支铅笔上，使两支铅笔托住纸棍粘贴厚纸片的部分，并使纸棍被两支铅笔托起，且使纸棍处于静止状态。 6．用手使托起纸棍的两支铅笔慢慢向纸棍中间滑动。 7．当两支铅笔靠到一起时，使纸棍仍被两支铅笔托着并处于静止状态。则纸棍的重心就在纸棍与两支铅笔接触点的连线上方附近。 8．用两只手分别拿住轨道上方铅笔的一端，把纸棍慢慢的抬起，纸棍就会平稳的停在铅笔上，此时纸棍的重心就在纸棍与两支铅笔接触点的连线上方附近。（如图2所示） 现象解释：当两支铅笔靠在一起时，纸棍的重心在两支铅笔的支撑点之间。由于纸棍的重心在支撑点上面，所以纸棍晃动时，纸棍很容易从铅笔上掉下来。 友情提示： 1．纸杯组成的纸棍表面越平整，铅笔滑动时越容易，纸棍的重心越容易确定。 2．如果没有纸棍，可用纸卷成圆锥形纸筒组成纸棍。 3．桌面上放上两支铅笔做轨道可以使托住纸棍的铅笔容易移动。 4．也可以只用两支铅笔托起纸棍，但纸棍表面不平整时，托起纸棍的铅笔不易移动。 5．用该实验的方法可以确定一些不规则形状棍子的重心。 实验三：直立在瓶口边缘上的硬币 实验器材：餐叉2把 一元硬币1枚 玻璃瓶1个   实验目的：使硬币直立在玻璃瓶口边缘上 实验步骤： 1．把硬币塞到一把叉子叉齿中间的缝里。 2．用另一把叉子把硬币固定在两把叉子的齿缝里。 3．将硬币直立着放到瓶口的边缘上，调整硬币在瓶口边缘的位置，硬币便能稳定的立在瓶口边缘上。（如图3（a）、（b）所示） 4．轻轻晃动一下叉子，叉子和硬币会一起轻微的晃动，但不会从瓶口上掉下来。 现象解释：叉子和硬币组成的组合体的重心与瓶口对硬币的支撑点在同一条竖直线上，所以硬币组合体能够立在瓶口边缘上。由于硬币组合体的重心在支撑点的下方，所以当叉子轻微摆动时，硬币组合体也不会从瓶口上掉下来。 实验四：悬挂在木板边缘的水壶   实验器材：卫生筷2双 细绳2条 水壶1把 锯条1段 透明胶带 木板1块 实验目的：用卫生筷使水壶悬挂在木板边缘 实验步骤： 1．在一双筷子的一端缠上细绳并把绳头系牢。 2．在水壶提手的中间缠绕几圈细绳并把绳头系牢。 3．用透明胶带把锯条粘贴在木板的一端，使锯齿与木板的边缘对齐。 4．把木板放到桌面上，使带锯条的一端伸出桌面一段距离。木板的另一端可压上一些重物，以防木板掉下桌面。 5．把缠上细的绳筷子放在水壶把手缠有细绳的一段下面。 6．将另一双筷子分成两段，取其中的一段，一端顶住筷子上的细绳，另一端顶住壶盖钮的底部。  7．将水壶把手下面的筷子放到木板边缘的锯齿上，调整筷子的位置，水壶就可以稳定的悬挂在木板的边缘。（如图4(a)、(b)、(c)所示） 现象解释：木板边缘对卫生筷和水壶组合体的支撑点与水壶组合体的重心在同一竖直线上，所以木板能够支撑住水壶组合体。由于水壶组合体的重心在支撑点的下方，所以当水壶轻微的晃动时，水壶组合体也不会从木板边缘掉下来。 友情提示：可把筷子与水壶把手接触的一段用锯条打磨一下，以便增大筷子和接触点间的摩擦。 实验五：立在杯口边缘上的胡萝卜 实验器材：胡萝卜1个 餐叉2把 玻璃杯1个 小刀1把 实验目的：将一段胡萝卜放置在杯口的边缘上 实验步骤： 1．用小刀从胡萝卜上切下5厘米长的一段胡萝卜。 2．将两把叉子对称地插入胡萝卜段的两侧。 3．将胡萝卜的一端放到杯口的边缘上，调整胡萝卜在瓶口边缘的位置，胡萝卜就可以稳定的停在杯口的边缘上。（如图5所示）  4．轻微晃动一下叉子，胡萝卜组合体也会轻微的晃动，但不会从杯口边缘掉下来。 现象解释：胡萝卜和叉子组成的组合体的重心与杯子支撑胡萝卜的支撑点在同一条竖直线上，所以杯子能够支撑起胡萝卜组合体。由于胡萝卜组合体的重心在支撑点的下方，所以当胡萝卜组合体轻微的晃动时，胡萝卜组合体也不会从杯口边缘掉下来。 友情提示：可以把胡萝卜横放在杯口边缘上也可以直立在杯口边缘上。 实验六：立在杯口边缘上的鸡蛋 实验器材：胡萝卜1个 餐叉2把 鸡蛋1个 玻璃杯1个 小刀1把 水 配重物2块 透明胶带 实验目的：使鸡蛋立在杯口的边缘上 实验步骤： 1．用小刀在胡萝卜上切下5 厘米长的一段，并把一端挖成一个凹面，使之与鸡蛋表面吻合。 2．用透明胶带把配重物沿叉柄方向粘贴在叉柄上。 3．把两把叉子对称地插在胡萝卜段的两侧。 4．把鸡蛋横放，再把插好叉子的胡萝卜放在鸡蛋上，并使萝卜、叉子组合体静止鸡蛋上面。 5．在杯子中加上一些水，再把横放鸡蛋组合体放在杯口的边缘上，调整鸡蛋在杯口边缘位置和胡萝卜在鸡蛋上的位置，鸡蛋组合体就可以稳定的停在杯口边缘上。（如图6(a)所示） 6．把鸡蛋竖放，再把插好叉子的胡萝卜放在鸡蛋顶端，并使萝卜、叉子组合体静止在鸡蛋顶端。   7．把竖放鸡蛋组合体放在杯口的边缘上，调整鸡蛋在杯口边缘位置和胡萝卜在鸡蛋上的位置，鸡蛋组合体就可以稳稳的停在杯口边缘上。（如图6(b)所示） 现象解释：鸡蛋组合体的重心与杯子边缘对鸡蛋的支撑点在同一竖直线上，所以杯子能够支撑住鸡蛋组合体。由于鸡蛋组合体的重心在支撑点的下方，所以鸡蛋组合体能够稳定的立在杯子边缘上。 友情提示： 1．玻璃杯中加水可防止鸡蛋掉入杯中时摔坏。 2．当鸡蛋与胡萝卜的接触面间发生滑动时，可在鸡蛋与胡萝卜间垫一层软纸，以便减少滑动。 3．一个玻璃杯高度不够高时，可在玻璃杯下垫一个细长的物品，但要保证玻璃杯有足够的稳定性。 4．鸡蛋竖直放时，鸡蛋的粗端和细端都可以做支撑点，但细端做支撑点时难度大一些。 由上述实验可以看出，一个物体在停放的位置上是否稳定不仅与物体的重心有关，还与重心与支撑物的位置关系有关。当物体的重心在支撑面（或点）的上方时，物体在支撑面上就不够稳定；当物体的重心在支撑面（或点）的下方时，物体在支撑面上就很稳定。 作者简介：张勤昌 中学高级教师 学历 物理教育专业本科 课程与教学论（物理）研究生班结业 (责任编辑：admin) |