小探百龍天梯中的物理學

束佳騁

小引：今者有百龍穿天，同塾欲知些道理，我便來道一道——

從百龍上俯視大好河山，那是一種跳躍的視覺感，貪婪地吮吸著這片層林盡染。一位同學甲說：“在電梯剛起步時，感覺身子重如錨，電梯即將停下時，又感覺心底空蕩蕩的。”

問題產生并引起了研學小組的討論。從每個成員自己在電梯里的感受，以及同學的反應，這是明顯的超重和失重現象。小組成員立刻回憶課堂上老師所講的理論知識。超重是物體對支持物的壓力（或對懸繩的拉力）大于物體所受重力的現象。失重是物體對支持物的壓力（或對懸繩的拉力）小于物體所受重力的現象。

這時指導老師提示，在解釋一個客觀現象時，要用數據說明問題。

在小組成員的協商下，我們決定采用實驗法來證實電梯上升過程中是否存在超重和失重，以及產生的大致時間。隨后我們向年級組借了兩種不同的小量程測力計。為了得到多組數據，我們2個人為一組，分別負責錄視頻收集數據和舉著測力計和重物。

收集數據的計劃定好了，但實驗的道路卻是曲折的。當天在百龍天梯處，有大量的游客，電梯可以容納32人左右，如果人數過多，就無法錄制視頻。課題老師提的要求是：必須要從視頻中能看出是相對運動。也就是說，手握測力計的同學必須站在電梯邊緣。

看似萬事俱備，我突然意識到自己犯了個錯誤，沒有考慮人為因素。有些同學有輕微恐高，即便是站在電梯邊緣就已經算是勇氣可嘉，但是不可避免的是心里緊張，這么一來手就會抖，加上電梯自身的晃動，測力計指針會不停地上下浮動，不利于觀察測力計示數的變化。于是我馬上同組員商量，調整人員安排，尋求其他組同學的幫助。

料想果真沒錯，由于電梯的輕微晃動，人手臂的晃動，指針確實在晃動。不過，值得慶幸的是，看到了指針大幅度的變化，也就是超重和失重現象產生的時候。

在最后整合各小隊視頻的時候又出現了新的問題。在電梯上升的過程中一部分是在山體中，出山體后，部分視頻中的測力計處于背光狀態，這無疑是對我們的一次打擊。于是我只能截去那些背光的部分。通過視頻材料，小組探討分析，解釋同學的疑問。由于電梯在上升過程中不是勻速的，當電梯起步時，從視頻中發現測力計示數明顯變大，因為物體重力不變，所以推斷出支持力變大，支持力大于重力，所以合力向上，因此物體做加速度向上的加速運動，這時產生超重現象。

在電梯快到頂部時，測力計示數明顯變小，同理，合力向下，物體做加速度向下的減速運動。為了方便同學們都能記住這個常識，我編了一句話：百龍，百龍，上天飄飄自在飛，下地乖乖臥著睡。

生活中處處有科學，若有機會能夠學以致用，定不要錯失良機。在面對重重困難的時候，不要慌張，不要放棄，這是一個團隊的戰斗。在考慮問題的時候，一定要想好備案，做到真正的萬事俱備。

作者系北京市和平街第一中學高二（11）班學生