我研究和践行健康学,对我的小孙女,很重视她的身体健康。同时也尽量在实践中给她讲些科学知识。做气球驱动小车就是一例。
2018年6月26日,小孙女四年级期末考试结束了。下午我把她接到我家后,不知她从什么地方她找来一本小学5年级做科学实践的书,让我帮她做一个可以用气球驱动的小车。于是,我从她小时候玩的小车上却了4个车轮,用自行车辅条作轴,从楼下的装修垃圾中找了一些薄塑料薄片做车的底盘,和她一起很快做成了一个有车轮、轴、和底盘的简易小车。
第二天,她从她家找来气球、打气工具等。我帮她找了一个喷嘴,教给她把气球固定到车上的方法,她固定好气球后就玩开了(或者说开始了实验)。在玩了一会儿以后,她对我说:“气球打的大跑的远,气球打的小跑的近。但是在气球很大时小车走的慢,而当气球缩到大约是个特大苹果大小时,小车跑的速度最快。”
说实在的,我还真没有注意到小车在气球多大时跑的最快这个现象。不过我马上想到用嘴吹气球时,开始比较费力,而当气球吹的很大后再继续吹时,反而比较省力。于是我对她说,对小车的推力大,它走的快,推力小走的慢。气球很大时走的慢,说明那时推力较小,气球小一些后车走的快,说明这时推力较大。出现这种情况是由于推力与气球橡胶皮的收缩力有关。在气球很大时,气球的橡胶膜变的很薄,它的收缩力就小了,所以推力较小。而在气球变小时,橡胶膜较厚,收缩力反而大了。所以小车走的较快。
在她继续玩了一段时间后以对我说:喷嘴正朝后,即向正后方喷,速度快,走的远。喷嘴斜向一边时,就会速度慢,走不远。
于是我又给她讲了一些力学知识:物体由不动到运动,或者由慢到快,都是必须有力作用它。还有一个规律就是:一个原来不动(速度为0)的一个完整物体,其中一部分分离出来并飞出去,另外的那部分就会受到一个相反方向的力。气球向后喷气时,小车就会受到一个向前的力。而且向后喷的气体的重量与它的速度的乘积,等于其他部分的重量与它向前的速度的乘积,这叫动量守恒定律。发射飞船、火箭、导弹都是这个原理。不过,现在你知道点就行了,以后在物理中会学到的。
至于喷嘴斜了,小车跑的慢,是因为小车是向前走,喷嘴斜了,向前的力就小了,所以跑不远。所以作用到物体上的力不仅要看大小,还要看作用方向。说的深一点,就是这时气球喷气产生的力,分成了两个力,一个是向前的力,另一个是让小车横着走的力,两个力都比整个的力小。向前的力比原来小了,所以跑的比较近了。横向力没有小车横向的摩擦力大,小车不会横向走。所以就只看到小车跑的慢了,近了。