用紙做物理實驗縉云中學呂燕萍摘要：用紙可以做很多物理實驗，用紙做物理實驗讓學生有親切感，從中也可以獲得很多物理知識，很值得物理老師去探究。關鍵詞：物理紙實驗紙與印刷術、火藥和指南針一起被稱為中國古代最具影響力的四大發(fā)明。紙的發(fā)明，表現(xiàn)了我國古代勞動人民的聰明才智，是中華民族對人類文化的重大貢獻。對高雅的人而言，提及紙，就會聯(lián)想到書寫于紙上的輝煌歷史，那源遠流長的燦爛文化，更有那一幅幅酣暢淋漓的書法、惟妙惟肖的繪畫閃過我們的眼前。而對絕大多數(shù)的普通人而言，提及紙，想到的是紙是生活中必不可少的生活用品。而今天，對于老師的我要說的是隨處可見的紙的另一個妙用：用紙做物理實驗。一、用紙演示摩擦力的方向實驗做法：找一輛帶履帶的玩具汽車，打開電源，讓玩具車運動，在水平桌面上放一張紙，然后手拿著玩具車輕靠到紙面上（如圖1所示），紙立即向履帶運動方向飛去。現(xiàn)象分析：履帶若向右運動，那么，紙相對履帶向左運動。在實驗中看到紙向右即履帶運動方向飛去，說明紙受到了向右即紙相對履帶的運動相反方向的摩擦力。由此得出：物體所受的滑動摩擦力方向與相對運動方向相反。二、用紙演示巨大的靜摩擦力實驗做法：找二本厚一些的書，把書的紙一頁一頁交叉重疊在一起，如圖2所示。然后在書的兩端用力去拉，書不能被分開，就算用兩輛摩托車去力，結果書還是不能被分開?，F(xiàn)象分析：這抗拒摩托車的巨大拉力是書的一頁一頁紙之間的靜摩擦力。由于書的一張一張紙是交錯重疊，使得紙與紙之間形成了鎖死的狀態(tài)，隨著書兩端所受的拉力增大，一張一張紙間的壓力也會隨著增大，因而最大靜摩擦力也增大。所以，再怎么用力，只要書不破掉，兩本書永遠不可能被拉開。三、用紙演示影響自由落體運動快慢的因素實驗做法：取二張相同的紙，一張揉成團,另一張水平展開,讓它們從同一高度同時下落。我們會看到揉成一團的紙先落地?，F(xiàn)象分析：二張相同的紙所受的重力是相同的，而水平展開的紙在下落的過程中所受的阻力大，揉成一團的紙在下落的過程中所受的阻力小，由牛頓第二定律可知：mg－F阻＝ma，揉成一團的紙下落的加速度小，所以，下落的慢。由此可以總結：影響物體下落快慢的并不是物體的輕重，而是物體所受的阻力與重力的大小關系；在沒有阻力的情況下，輕重物體將會下落得一樣快。四、用紙演示大氣壓的存在實驗做法：在水平桌面上放一根長的薄木條，使長木條的一部分伸出桌面，再找一張大的報紙蓋在木條上，并用力擠壓報紙，盡可能把報紙與桌面間的空氣趕跑，如圖3所示。然后快速敲打伸出桌面的木條，發(fā)現(xiàn)木條和報紙仍舊能穩(wěn)穩(wěn)地停留在桌面上。如果木條不是很牢固的話，還會看到伸出桌面部分的木條會斷掉?，F(xiàn)象分析：因為報紙與桌面間的空氣趕跑了，報紙上面大氣壓就把報紙緊壓在桌子上，可以通過如下計算得出這壓力大約為2.13×104N，相當于20多個成年人的體重。這么大的力壓在報紙上，自然一般大小的力作用在伸出桌面的木條上，木條和報紙仍舊可以穩(wěn)穩(wěn)地停留在桌子上。因此，該實驗能說明大氣壓的存在。設報紙的長L＝56cm、寬b=38cm，則報紙的面積為s＝Lb＝0.2128m2，因為標準大氣壓為：P0＝1.0×105Pa，所以，這張報紙所受大氣的壓力為：五、用紙演示空氣的能量實驗做法：用硬紙板做一個稍大一些的空心圓筒，找一大塑料膠帶牢固粘貼在圓筒的一端；再找一張稍大的白紙牢固粘貼在圓筒的另一端，并在紙的正中間剪一個直徑為3~5cm的小洞。在桌子上放一個紙杯，把圓筒貼紙的一面對著紙杯，使小洞與紙杯處在同一高度，如圖4所示。然后用手用力擊打紙筒粘貼膠帶的一面，會看到紙杯在氣流沖擊下被擊倒。現(xiàn)象分析：用力擊打圓筒，筒內的空氣被壓縮，于是空氣就從小洞迅速穿出，經過紙杯時急速運動的空氣就把紙杯擊倒。由此可說明運動的空氣有能量。六、用紙演示流體的流速與壓強的關系實驗做法1：雙手各拿著一張薄紙，相互平行靠近，上端放在嘴吧下方，另一端自然下垂，如圖5所示，然后用力向二張紙的中間吹氣，紙不僅不能分開，反而會看到紙相互靠攏粘在一起?，F(xiàn)象分析：用力向二張紙中間吹氣，紙中間的空氣流速較兩張紙外面的流速大，因而二紙中間的壓強較小，而紙兩邊的壓強較大，這壓強差就把二張紙壓在一起了。由此可以得出的結論是：氣體的流速大，壓強小。實驗做法2：找一張硬紙，做成一個圓筒狀，直立在桌子上，為了使圓筒不容易倒了，可在圓筒的下端的里面粘貼一塊石頭。在圓筒的后面放一根點燃的蠟燭，如圖6所示。然后對著圓筒用力吹氣，你會看到圓筒后面的蠟燭會被吹滅?，F(xiàn)象分析：對著圓筒吹氣時，圓筒兩側和后面的氣體流速大，氣體的壓強小。周圍的空氣壓強大，就急速地流向低氣壓的圓筒后面，結果這蠟燭的火就被這急速的氣流吹滅了。由此也可得出：氣體的流速大，壓強小。實驗做法3：將一支點燃的蠟燭放在自己的正前方，拿一個硬紙板擋在蠟燭的前面約10cm處，使紙板的上邊沿略高于蠟燭的火焰頂端。然后用力向紙板擋住的蠟燭吹氣，會看到蠟燭火焰不僅不會向著吹氣的方向遠離紙板，反而逆著吹氣方向靠近紙板，如圖7所示。現(xiàn)象分析：當用力向紙板上方吹氣時，紙板正上方的空氣流動快，壓強就小，于是蠟燭火焰就會向氣壓小的方向偏轉。由此也能得出：氣體的流速大，壓強小。七、用紙演示電影的動感實驗演示：找一張硬紙板、二張白紙和一根圓珠筆芯，用透明膠帶把筆芯粘貼在硬紙板上，成如圖8所示的樣子。二張白紙分別畫上打拳的人，如圖9和10，然后分別貼在硬紙板的兩面?？焖俎D動硬紙板，就會看到人在打拳的動感。用這可以演示電影的動感的原理?，F(xiàn)象分析：電影最重要的原理是“視覺暫留”?？茖W實驗證明，人眼在某個視像消失后，仍可使該物像在視網(wǎng)膜上滯留0.1－0.4s左右。電影膠片以每秒24格畫面勻速轉動，一系列靜態(tài)畫面就會因視覺暫留作用而造成一種連續(xù)的視覺印象，產生逼真的動感。同樣的道理如果我們使硬紙板以7.85rad/s以上的角速度旋轉時，就會看到逼真的人在打拳的動感了。該實驗可以很好地說明電影的動感原理。八、紙比你所想的要堅固些實驗演示：取兩個相同的瓶子，保持兩者之間適當?shù)木嚯x，將其放在水平桌面上。將一張稍大一點的白紙擱置在兩個瓶子上面，使其不脫落，然后在紙上放上一個小勺子，紙立即彎曲而勺子掉落下來。然后將紙折成瓦楞狀(可以多折幾個棱)之后再搭在兩只瓶子上，如圖11所示。這時你會發(fā)現(xiàn)這張瓦楞紙競能支撐得住一只很重的果醬瓶甚至更重的東西（如圖12），紙比你所想的要堅固些。現(xiàn)象分析：一張紙能承受多大的壓力，主要取決于紙張受力時的彎矩。彎矩即紙張的受力點和受反作用力的點之間的距離。彎矩越大，紙張承受的力越大，反之越小。直接把重物放在紙上，則紙的受力點和受反作用力點幾乎在同一位置上。因此彎矩小，所承受的力就小。把紙做成瓦楞形后，紙的彎矩較大，因此承受的力較多。所以，生活中用瓦楞紙做紙箱，用作屋頂?shù)牟y鐵也是瓦楞狀，都是利用瓦楞形的堅固特性。八、用紙演示聲音的反射規(guī)律實驗做法：用一塊機械秒表作為聲源，用一張卡片紙作為反射面，再用2個紙板筒來傳送聲音。如圖13那樣擺好紙筒。在一紙筒口擺放一塊滴答滴答響的機械秒表，把耳朵對著另一紙筒的筒口處傾聽。這兩個紙筒的另一頭都與反射面相隔約6cm的距離。移動兩個紙筒，使它們與卡片紙之間的夾角有所變化。你會發(fā)現(xiàn)，當兩個紙筒與卡片紙的垂線所構成的兩個夾角相等的時候聽到的機械秒表聲音最響、最清?，F(xiàn)象分析：因為聲音能反射，而且聲音反射時遵循反射定律，即反射角等于入射角