等面積法測(cè)籃球砸地的壓力邱鎮(zhèn)華邵健雄重慶交通大學(xué)港海0805班重慶市400074摘要利用等面積法（面積的等量代換），通過測(cè)籃球砸地時(shí)與地面的最大接觸面積來間接測(cè)量籃球砸地時(shí)的最大壓力，得出籃球砸地時(shí)的最大接觸面積與其砸地時(shí)的最大壓力之間的數(shù)量關(guān)系，加深對(duì)接觸面積與壓力大小之間的關(guān)系的認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞探究性物理實(shí)驗(yàn)、等面積法、接觸面積、砸地壓力EQUALAREAMETHODTOMEASURETHEPRESSUREDROPBASKETBALLQIUCHENHUA,SHAOJIANXIONGCHONGQINGJIAOTONGUNIVERSITYCHONGQING400074ABSTRACTTHEUSEOFEQUALAREAMETHODTHEAREAEQUIVALENTSUBSTITUTION,THROUGHMEASUREMENTBASKETBALLDROPINMAXIMUMCONTACTWITHTHEGROUNDAREATOINDIRECTMEASUREMENTWHENTHEBASKETBALLHITTHEMAXIMUMPRESSURETOCOMETOBASKETBALLWHENITHITGROUNDCONTACTAREAWITHTHELARGESTTOTHEMAXIMUMPRESSUREDROPBETWEENTHETIMEOFTHEQUANTITATIVERELATIONSHIPBETWEENCONTACTAREAANDPRESSURETODEEPENUNDERSTANDINGOFTHERELATIONSHIPBETWEENTHESIZEOFKEYWORDSINQUIRYORIENTEDPHYSICSEXPERIMENTS,EQUALAREAMETHOD,THECONTACTAREA,SMASHINGGROUNDPRESSURE1引言隨著社會(huì)科技、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人才競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才已受到普遍關(guān)注，這也對(duì)高校教育教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)和要求。對(duì)理工科各專業(yè)來說，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、分析和研究問題的能力起到十分重要的作用，因此在高校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)中，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革首當(dāng)其沖。隨著科學(xué)的飛快發(fā)展，人們對(duì)物理學(xué)說的研究已經(jīng)層層深入。先人給我們留下了許多發(fā)現(xiàn)，為我們?nèi)缃竦目茖W(xué)研究打下了很多很好的基礎(chǔ)。作為大學(xué)生，我們應(yīng)該了解先輩們給我們留下的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，并能將其實(shí)驗(yàn)的思路和原理進(jìn)行合理的發(fā)散，從而實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的目的。2設(shè)計(jì)思想21實(shí)驗(yàn)思路的產(chǎn)生曹沖稱象的故事已廣為人知，當(dāng)時(shí)曹沖稱象的基本思路是用等體積“排”水法來間接測(cè)得大象的質(zhì)量。我們從該實(shí)驗(yàn)中得到啟發(fā)，將等體積法的應(yīng)用發(fā)散到等面積法的應(yīng)用上，記錄籃球砸地時(shí)與地接觸的最大面積，然后尋找用多大的力才能產(chǎn)生同樣的面積，間接測(cè)出籃球砸地時(shí)的最大壓力。22實(shí)驗(yàn)儀器籃球直徑為235CM一個(gè)、卷尺（5米量程）一個(gè)、白紙若干、電子秤一臺(tái)、直尺一個(gè)、染料水。23實(shí)驗(yàn)基本原理籃球從空中垂直落地，受彈力會(huì)反彈脫離地面，在與地面接觸的過程中籃球?qū)Φ孛娴膲毫Υ嬖谝粋€(gè)最大值，當(dāng)達(dá)到最大值時(shí)可知籃球的形變最大即它與地面的接觸面積最大。想直接觀察出最大的接觸面積實(shí)屬不易，但我們可以利用白紙記錄出籃球與地面接觸的最大面積，然后再用電子秤測(cè)出籃球產(chǎn)生同樣大面積時(shí)產(chǎn)生的壓力，記錄若干組數(shù)據(jù)，從而探究面積與壓力二者存在的關(guān)系。3實(shí)驗(yàn)基本步驟1尋找好合適的戶外場(chǎng)地（要求地面平整），用卷尺測(cè)量并標(biāo)記出7個(gè)高度基準(zhǔn)點(diǎn)H05、10、15、20、25、30、40單位M2在地面上鋪好準(zhǔn)備的白紙，將籃球沾上適量水，然后在標(biāo)記好的05M高度基準(zhǔn)點(diǎn)釋放籃球，使籃球垂直砸到白紙上，籃球第一次反彈后就將其接住，則沾水的籃球會(huì)在白紙上留下一個(gè)圓形的印記，迅速測(cè)量并記錄該圓形印記的直徑D。3重復(fù)第二步的基本操作，依次測(cè)出10、15、20、25、30、40處釋放的籃球在白紙上留下圓形印記的直徑大小。4按照?qǐng)A形面積計(jì)算公式計(jì)算出7個(gè)圓形印記的面積5打開電子秤，將白紙平鋪在電子秤，籃球輕放在白紙上，人工垂直按壓沾有適量水的籃球，當(dāng)籃球在白紙上產(chǎn)生的圓形印記與先前記錄的圓形印記一樣大小時(shí)記錄電子秤的讀數(shù)M，重復(fù)此操作測(cè)出7個(gè)相應(yīng)的讀數(shù)M6查詢當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣菺，利用公式FGMG，測(cè)出與各個(gè)面積相對(duì)應(yīng)的壓力F7將數(shù)據(jù)匯總成表格，利用數(shù)據(jù)繪制出一個(gè)簡(jiǎn)單的壓力F與面積S的函數(shù)關(guān)系曲線。然后認(rèn)真觀察曲線，總結(jié)出其中的規(guī)律。4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理重力加速度G10M/S2表1籃球砸地面積及砸地壓力數(shù)據(jù)記錄表TABLE1BASKETBALLDROPINAREAANDTHEDROPINPRESSUREDATARECORDSHEETSH（M）平均D（CM）SCM2F（N）KF/S051109498524455211621012011304628055555561513013267736555513682013814950836555953182514516505917755601333015117899986855131574016020096110125479697圖1壓力與接觸面積關(guān)系趨勢(shì)圖FIGURE1THERELATIONSHIPBETWEENSTRESSANDTHECONTACTAREATRENDS020040060080010001200SFSCM2F（N）SCM2949811304132671495165051789920096F（N）5244628736583659177986811012951131331501651792015實(shí)驗(yàn)結(jié)論經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的分析和觀察數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖后，我們得出籃球砸地壓力與高度H的關(guān)系,其中05M,11CM,K值平均為55（實(shí)驗(yàn)使用籃球的直00624HDKF00D徑為235CM）。公式實(shí)例運(yùn)用當(dāng)H4M時(shí)，F(xiàn)109976N。1）本公式適用條件平整水泥地面，籃球充氣度適中2）原因分析形變導(dǎo)致籃球體積減小，其內(nèi)部的壓強(qiáng)會(huì)逐漸增大，而壓強(qiáng)的增大又使得形變變得困難，因此籃球觸地時(shí)壓力增加明顯，而觸地面積增加卻相對(duì)較小。6實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)中，籃球沾的水不宜過多，否則過量的水分可能在白紙上向外陰濕白紙，使得測(cè)量的圓形印記不準(zhǔn)確。2測(cè)量壓力時(shí)，電子秤要水平放置，否則壓力分部不平衡，導(dǎo)致測(cè)量誤差擴(kuò)大。作者簡(jiǎn)介邱鎮(zhèn)華男本科在讀重慶交通大學(xué)河海學(xué)院08級(jí)港航5班學(xué)生EMAILQIUZHENHUA662163COM邵健雄男本科在