對一個“擊棋”實驗的商榷

歐陽光 魏延博

（永吉縣教育局 吉林 吉林 132200）

近日，筆者聽了某高中的6節教學競賽課，在一節“牛頓第一定律”的物理課上，授課教師做了一個師生互動的精彩實驗，并博得了在場師生的熱烈掌聲.我們認為，這個實驗頗有嘩眾取寵之嫌，尚有誤用謬解之疑，甚為不妥，值得商榷.

1 實驗回顧

實驗器材：中國象棋，直尺.

實驗過程：

圖1

（1）學生操作.首先，教師在講桌上，將6枚棋子豎直地摞起來.然后提出實驗要求，即用一把長直尺沿桌面快速擊打下面的棋子，觀察會發生什么現象，見圖1.

隨后一名學生走上前來進行操作，雖然最下面的棋子被打出去，但上面的掉下來，中間的歪歪扭扭，幾乎傾倒，實驗現象不夠理想.之后，又請來一名學生進行實驗操作，現象仍不能令人滿意，于是教師親自操作.

（2）教師操作.教師重新將6枚棋子摞好，啪、啪、啪三下，下面的棋子相繼飛出，而上面剩下的棋子幾乎紋絲不動，實驗干凈利落，頓時全場響起了熱烈的掌聲.

（3）現象解釋.接下來教師對實驗現象進行如下解釋：最下面的棋子受到力的作用，狀態發生改變飛了出去，而上面的棋子不受力，仍保持原來的靜止狀態.

2 問題質疑

首先，這種解釋是否合理.的確，最下面的棋子在水平方向受到外力的作用，狀態發生改變飛了出去，難道上面剩下的5枚棋子的下表面不會受到最下面棋子給它的摩擦力嗎？實際上，它一定受到滑動摩擦力的作用，力是改變物體運動狀態的原因，為何師生的實驗現象卻不同？或許有人會說摩擦力可以忽略不計，倘若如此，那么為什么學生做實驗時，上面那些棋子就不守“規矩”？兩者受力情況都是相同的，是實驗現象會因人而異，還是慣性與力的作用時間有關？力是改變運動狀態的原因，教師如此解釋怎能令人信服，又如何自圓其說.這樣豈不舊惑未解，又生新疑.

其次，實驗運用是否恰當.這一實驗能否用來說明物體的慣性？大家知道，慣性是物體固有的屬性，慣性的表現為：物體不受外力或所受的合外力為零時，保持勻速直線運動狀態或靜止狀態；物體受到外力時，物體運動狀態改變的難易程度，慣性越大，物體的運動狀態越難改變，而質量又是物體慣性大小的唯一量度.那么無論擊打下面棋子的速度如何，當它飛出時，上面剩余的棋子受到的摩擦力和質量都相同，慣性大小并未改變，然而師生的實驗現象卻不同，作何解釋，難道質量不是物體慣性大小的唯一量度，慣性是否還與時間有關？所以，該實驗運用得是否恰當值得懷疑.

3 筆者觀點

第一，解釋實屬錯誤.教師對下面棋子飛出去的解釋是正確的，對上面剩余棋子不動的解釋是欠妥的.因為，無論是學生實驗，還是教師實驗，上面剩余棋子所受的滑動摩擦力相同，并且它們的質量也是相同的，實驗現象理應相同才對，可事實并非如此，怎能用來說明慣性.其實，實驗現象不同的根本原因，是它們所受的合外力的沖量不同，從而導致其動量變化不同.

第二，實驗純是誤用.由上面分析可知，該實驗無法說明物體的慣性，但它可以說明力對時間的積累效應.合外力的沖量等于動量的增量，當擊打下面的棋子使它飛出時，上面剩余的棋子受到的合外力等于摩擦力f且相同，質量M 也相同，由動量定理ft＝Mv 可知，t越小，則v越小.可見，用該實驗解釋慣性實屬錯誤，而說明動量定理則更為恰當.

伏爾泰說，“懷疑不是一種愉快的精神狀態，但深信不疑卻是一件荒謬的事”，這就是說，對事物時時產生懷疑是生活的常理，深信不疑是悖理的.

嘩眾取寵不可取，運用精當最為妙，以上觀點當否，愿請同仁賜教.