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第163期  总第5608期  2018年05月22日  星期二
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雪糕棍大爆炸
来源:本站原创 作者:admin 发布日期:2018-05-22 08:52:11

雪糕棍大爆炸天气渐渐热了,各种造型、各种口味的雪糕又快大量上市啦!很多同学放学后都会买一根,边走边吃,别提多惬意了。可是吃完了的雪糕棍,大家都是怎么处理的呢?如果扔掉就太可惜了,一起来看看本期用雪糕棍进行的趣味小实验吧!


实验目的


通过实验探索雪糕棍依次弹起的科学原理,培养孩子发现、分析、解决问题的能力。


实验材料


雪糕棍若干。(为了实验效果更美观,可以给它们涂上不同的颜色。)
 

注意事项
 

弹起的雪糕棍有可能触及眼睛,建议戴上防护眼镜,并在家长的全程陪同下操作,确保安全。
实验步骤


1.将两根雪糕棍彼此交叉叠放在一起。
 


2.将第3根雪糕棍(绿色)放在第2根雪糕棍(蓝色)上面、第1根雪糕棍(黄色)下面。用手按住第1根和最后一根雪糕棍。
 


 

3.将第4根雪糕棍(红色)放在第3根雪糕棍(绿色)上面、第1根雪糕棍(黄色)下面。用手按住第1根和最后一根雪糕棍。
 


 

4.将第5根雪糕棍(紫色)放在第4根雪糕棍(红色)上面、第2根雪糕棍(蓝色)下面。用手按住第1根和最后一根雪糕棍。
 


 

5.按照前面的步骤,依次叠放雪糕棍。用手按住第1根和最后一根雪糕棍。



 

6.迅速松开按住第1根和最后一根雪糕棍的手指,观察雪糕棍接下来将发生的现象。

 

 

7.试试看,你最多能叠放多少根雪糕棍?

 


 

实验原理
 

通过上面的实验我们发现,每一根雪糕棍都发生了弯曲形变,当松开按压在第1根和最后一根雪糕棍上的手指后,雪糕棍在瞬间被弹飞起来。
 

物体由于发生弹性形变,各部分之间存在着弹性力的相互作用而具有的势能,叫作“弹性势能”。每根雪糕棍横跨相邻雪糕棍且被压在另一根雪糕棍下面时,均发生了弹性形变,储存着强大的弹性势能,又由于中间每根雪糕棍的弹性势能均被其他雪糕棍压制着,而一头一尾的雪糕棍又被手压制着,因此所有雪糕棍都能保持静止。但是,一旦松开手,原本被压制着的雪糕棍的弹性势能被释放,该雪糕棍被弹飞,而相邻的那一根由于缺少压力,弹性势能也被释放,于是产生了类似多米诺骨牌的连锁效应。弹性势能在生活中的应用很广泛,特别是一些体育运动,例如撑竿跳、射箭等项目中,都利用了弹性势能的原理。还有一项令很多人“闻风丧胆”的极限运动——蹦极(Bungee Jumping),也同样利用了弹性势能原理。

 

 

蹦极
 

蹦极也叫机索跳,是近年来在年轻人中兴起的一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约40米高(相当于10层楼)的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一根一端固定的长长的橡皮绳绑在踝关节或腰间,然后两臂伸开,双腿并拢,头朝下跳下去。绑在跳跃者腰部或踝部的橡皮绳很长,足以使跳跃者在空中享受几秒到十几秒的“自由落体”。当人体降落到离地面一定距离时,橡皮绳被拉开、绷紧,阻止人体继续下落;当到达最低点时橡皮绳再次弹起,人被拉起,随后又落下。这样反复多次,直到橡皮绳停止弹跳,这就是蹦极的全过程。
 

世界第一高的蹦极点位于美国皇家峡谷悬索桥上,高达321米;第二高的蹦极点在澳门塔塔顶,高达233米;第三高的蹦极点在瑞士Verzasca大坝,高达220米。最近还出现了一种全新的飞天蹦极,吸引了众多蹦极爱好者。飞天蹦极外形像热气球,下挂完全裸露在外的座椅,绑好安全带,再加上几个增重的沙袋,此时蹦极者只需双脚向地上一蹬,几秒钟后即可飞上数十米的高空,体会云中漫游的奇妙感觉。
 

那么,“弹性势能”在蹦极中究竟是如何体现的呢?蹦极在跳下去的过程中是失重,而到达最低点后由于绳子的弹性,突然上升的一瞬间是超重的。在绳子没有达到原长时,属于自由落体运动,无弹力参与;当超过绳子原本的长度时,重力势能会转化为弹性势能。由于弹性势能增加,根据机械能守恒定律,动能将减小,速度则相应减小,直至完全停止。

 

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