自己想法做探究

陈绍永

引子： 一天，小华正在看法国著名作家儒勒·凡尔纳写的科幻小说《马蒂斯·桑多尔夫》，看到其中描写了这样一个情节：一艘万吨巨轮即将下水，已经砍断了系住的绳索，突然一艘快艇驶入码头，在这千钧一发之际，一个叫做马蒂夫的人，一个箭步冲上去，抓住挂在船头的缆绳，在埋入地面的铁桩上绕了几圈，他冒着被甩死的危险，用手拉住绳索，僵持了大约10秒钟，绳索断裂，但快艇已经过去了，避免了一场很大的灾难.

问题： 小华觉得一个人的力气再大，也不可能拉得住一个万吨巨轮.他向老师提出了这个观点，老师说，这是摩擦力作用的结果.小华想起老师讲过摩擦力大小与压力和接触面的粗糙程度有关，小华觉得一个人的力拉绳子压在铁柱上，摩擦力不可能很大，认为这是一个科学性的错误.老师说这里的关键是“绕了几圈”.小华认为“绕了几圈”就是增大与铁柱的接触面积，难道摩擦力与面积有关，课本上讲的“摩擦力大小与接触面积大小无关”的结论是错误的？于是他找来两个大钩码、棉线、弹簧测力计、铁棒，想探究一下是不是“绕了几圈”的缘故.

（1） 小华探究的课题是什么？

（2） 请你帮助他设计实验的装置和步骤，并设计记录数据的表格.

（3） 如果像老师说的与圈数有关，实验的现象应该怎样？

（4） 举出生活中应用此规律的事例.

（5） 根据探究的情况，再提一个有关摩擦力的猜想.

（6） 题中小华经历的探究过程的思维程序是怎样的？

解析： （1） 小华需要探究的是摩擦力与绕的圈数是否有关.

（2） 取一段棉线，在棉线的一端拴上一个钩码，然后，把它搭在一根平放的圆棍上.

（a） 像图甲那样，一端挂重物，用弹簧测力计来拉棉线的另一端，记下刚好使钩码不下落时弹簧测力计的读数F1.

（b） 再如图乙那样，将棉线在圆棍上绕一圈，记下刚好使钩码不下落时弹簧测力计的读数F2.

（c） 再如图丙那样，将棉线在圆棍上绕两圈，记下刚好使钩码不下落时弹簧测力计的读数F3.

（d） 再如图丁那样，将棉线在圆棍上绕三圈，记下刚好使钩码不下落时弹簧测力计的读数F4.

（e） 改用两个钩码重复以上实验.

数据记录表格如下：

（3） 如果和老师说的一样与圈数有关，挂一个钩码时，所绕圈数越多，读数应该越来越小，即F1＞F2＞F3＞F4 .改用两个钩码后，也应该如此.

（4） 生活中利用此规律的事例很多，比如系鞋带时要多打几个结，捆东西时绳子要多绕几圈，轮船靠到船坞时水手把绳子在甲板上的两根铁柱上呈“8”字形反复缠绕几圈，我们去超市买东西回来将手提袋提绳在手上多绕几圈等等.

（5） 摩擦力的大小还可能与柱子的粗细有关.

（6） 小华经历了发现问题、提出问题、进行猜想与假设、设计实验方案、进行实验、记录数据、得出结论等过程.

说明：有同学对这个实验的结果可能不大理解.简单地说，每一圈都有压力（基本相同），每圈都有摩擦力，圈数越多，这些力合成起来就越大.这里的关键是增加圈数相当于增加了压力，而我们把木块放在斜面上，不同接触面积时压力是相同的，两者不同.

点评： 科学的批判思维是创新思维的一种，任何改正都是进步，只有发现问题才能改正，发现问题比解决问题更重要.我们在发现问题时，要提出自己的看法，同时要用自己的知识来探究自己的观点是否正确.