当父母和孩子一起玩滑梯时,常常会发现大人比孩子滑得快。同样,对于滑雪板和自行车,我们记得“自行车越重,它移动得越快”。

 但是,正如我们在高中物理中学到的,惯性和引力的大小与重物体和轻物体的质量成正比,所以在均匀的重力场中下落加速度是恒定的(均匀自由落体性)。即使在有摩擦而不是自由落体的斜坡上,摩擦力也与质量成正比,因此人们认为无论质量如何,所有滑梯都会以相同的加速度滑动。

 当时还是立教大学理学院四年级学生的 Masaki Shiota 与负责该课程的村田次郎教授一起,将这本教科书中学到的物理定律与生活经验之间的矛盾作为毕业研究的主题。他的指导。 针对“为什么较重的人在滑梯上滑得更快?”这个问题,我们通过在公园的滑梯上实际滑行来调查加速度的变化。

 结果发现,物体达到一定的极限速度后,并没有稳定加速,而是在滑道上滑动。我们还发现,终端速度随着物体重量的增加而增加。也就是说,已经明确证实了,人越重,滑下滑梯的速度就越快,这不仅仅是想象,而是质量越大,极限速度就越大。

 这是一个新发现,可以解释为通常学习取常数值的动摩擦系数实际上具有速度依赖性和质量依赖性。然而,这一特性仅在滚轮式滑轨中得到证实,对于教科书中假定的传统金属板式滑轨也进行了类似的观察。长距离钣金滑道、管道滑道、石头滑道和其他类型的滑道可能会产生不同的结果。

 据说这项研究的结果作为学术论文引起了不同寻常的反响,并被介绍为基于探究的学习的一个很好的例子,这种学习会引起好奇心的共鸣并且容易接近。

纸张信息:[物理教育]滑梯动摩擦系数的实测研究

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