陳紹永

引子： 一天，小華正在看法國(guó)著名作家儒勒·凡爾納寫的科幻小說《馬蒂斯·桑多爾夫》，看到其中描寫了這樣一個(gè)情節(jié)：一艘萬噸巨輪即將下水，已經(jīng)砍斷了系住的繩索，突然一艘快艇駛?cè)氪a頭，在這千鈞一發(fā)之際，一個(gè)叫做馬蒂夫的人，一個(gè)箭步?jīng)_上去，抓住掛在船頭的纜繩，在埋入地面的鐵樁上繞了幾圈，他冒著被甩死的危險(xiǎn)，用手拉住繩索，僵持了大約10秒鐘，繩索斷裂，但快艇已經(jīng)過去了，避免了一場(chǎng)很大的災(zāi)難.

問題： 小華覺得一個(gè)人的力氣再大，也不可能拉得住一個(gè)萬噸巨輪.他向老師提出了這個(gè)觀點(diǎn)，老師說，這是摩擦力作用的結(jié)果.小華想起老師講過摩擦力大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，小華覺得一個(gè)人的力拉繩子壓在鐵柱上，摩擦力不可能很大，認(rèn)為這是一個(gè)科學(xué)性的錯(cuò)誤.老師說這里的關(guān)鍵是“繞了幾圈”.小華認(rèn)為“繞了幾圈”就是增大與鐵柱的接觸面積，難道摩擦力與面積有關(guān)，課本上講的“摩擦力大小與接觸面積大小無關(guān)”的結(jié)論是錯(cuò)誤的？于是他找來兩個(gè)大鉤碼、棉線、彈簧測(cè)力計(jì)、鐵棒，想探究一下是不是“繞了幾圈”的緣故.

（1） 小華探究的課題是什么？

（2） 請(qǐng)你幫助他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的裝置和步驟，并設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格.

（3） 如果像老師說的與圈數(shù)有關(guān)，實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象應(yīng)該怎樣？

（4） 舉出生活中應(yīng)用此規(guī)律的事例.

（5） 根據(jù)探究的情況，再提一個(gè)有關(guān)摩擦力的猜想.

（6） 題中小華經(jīng)歷的探究過程的思維程序是怎樣的？

解析： （1） 小華需要探究的是摩擦力與繞的圈數(shù)是否有關(guān).

（2） 取一段棉線，在棉線的一端拴上一個(gè)鉤碼，然后，把它搭在一根平放的圓棍上.

（a） 像圖甲那樣，一端掛重物，用彈簧測(cè)力計(jì)來拉棉線的另一端，記下剛好使鉤碼不下落時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1.

（b） 再如圖乙那樣，將棉線在圓棍上繞一圈，記下剛好使鉤碼不下落時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F2.

（c） 再如圖丙那樣，將棉線在圓棍上繞兩圈，記下剛好使鉤碼不下落時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F3.

（d） 再如圖丁那樣，將棉線在圓棍上繞三圈，記下剛好使鉤碼不下落時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F4.

（e） 改用兩個(gè)鉤碼重復(fù)以上實(shí)驗(yàn).

數(shù)據(jù)記錄表格如下：

（3） 如果和老師說的一樣與圈數(shù)有關(guān)，掛一個(gè)鉤碼時(shí)，所繞圈數(shù)越多，讀數(shù)應(yīng)該越來越小，即F1＞F2＞F3＞F4 .改用兩個(gè)鉤碼后，也應(yīng)該如此.

（4） 生活中利用此規(guī)律的事例很多，比如系鞋帶時(shí)要多打幾個(gè)結(jié)，捆東西時(shí)繩子要多繞幾圈，輪船靠到船塢時(shí)水手把繩子在甲板上的兩根鐵柱上呈“8”字形反復(fù)纏繞幾圈，我們?nèi)コ匈I東西回來將手提袋提繩在手上多繞幾圈等等.

（5） 摩擦力的大小還可能與柱子的粗細(xì)有關(guān).

（6） 小華經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、進(jìn)行猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、記錄數(shù)據(jù)、得出結(jié)論等過程.

說明：有同學(xué)對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可能不大理解.簡(jiǎn)單地說，每一圈都有壓力（基本相同），每圈都有摩擦力，圈數(shù)越多，這些力合成起來就越大.這里的關(guān)鍵是增加圈數(shù)相當(dāng)于增加了壓力，而我們把木塊放在斜面上，不同接觸面積時(shí)壓力是相同的，兩者不同.

點(diǎn)評(píng)： 科學(xué)的批判思維是創(chuàng)新思維的一種，任何改正都是進(jìn)步，只有發(fā)現(xiàn)問題才能改正，發(fā)現(xiàn)問題比解決問題更重要.我們?cè)诎l(fā)現(xiàn)問題時(shí)，要提出自己的看法，同時(shí)要用自己的知識(shí)來探究自己的觀點(diǎn)是否正確.