挑山工省力的秘密

王浩

本期“科學(xué)主角”：人教版語(yǔ)文四年級(jí)下冊(cè)《挑山工》

課 文 再 現(xiàn)

他們走的路線是折尺形的，從臺(tái)階左側(cè)起步，斜行向上，登上七八級(jí)，到了臺(tái)階右側(cè)，就轉(zhuǎn)過(guò)身子，反方向斜行，到了左側(cè)再轉(zhuǎn)回來(lái)。每轉(zhuǎn)一次身，扁擔(dān)換一次肩。這樣曲折向上登，才能使掛在扁擔(dān)前頭的東西不碰到臺(tái)階，還可以省些力氣。

挑山工走折尺形的路線真的可以省力嗎？這里蘊(yùn)含了斜面的相關(guān)知識(shí)。斜面就是一個(gè)傾斜的平面，它是生活中常見(jiàn)的一種簡(jiǎn)單機(jī)械，我們?cè)诓恢挥X(jué)中多次使用過(guò)它。今天，我們就通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下吧。

實(shí)踐出真知

這是一個(gè)探究斜面的教具，它可以用來(lái)進(jìn)行三種對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

（一）垂直提取物體對(duì)比沿斜面提取物體所需的力

垂直提取小車(chē)所用的力是0.56牛，沿斜面拉動(dòng)小車(chē)所用的力是0.38牛。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：沿斜面拉動(dòng)小車(chē)用的力較小，說(shuō)明斜面可以省力。

（二）斜面長(zhǎng)度相同時(shí)，對(duì)比不同斜面高度所需的力

斜面長(zhǎng)度不變，當(dāng)斜面高度為39厘米時(shí)（坡度為29度），拉動(dòng)小車(chē)的力是0.39牛；當(dāng)斜面高度為27厘米時(shí)（坡度為20度），拉動(dòng)小車(chē)的力為0.25牛。對(duì)比發(fā)現(xiàn) ：斜面長(zhǎng)度相同時(shí)，高度越低（坡度越?。┰绞×Α?/p>

（三）斜面高度相同時(shí)，對(duì)比不同斜面長(zhǎng)度所需的力

把斜面高度固定為30厘米，當(dāng)斜面長(zhǎng)度為80厘米時(shí)（坡度為22度），拉動(dòng)小車(chē)的力為0.28牛；當(dāng)斜面長(zhǎng)度為50厘米時(shí)（坡度為37度），拉動(dòng)小車(chē)的力為0.42牛。對(duì)比發(fā)現(xiàn)：斜面高度相同時(shí)，斜面越長(zhǎng)（坡度越?。┰绞×Α?/p>

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可以得出：同種情況下，使用斜面更省力，且坡度越小越省力。

挑山工走折尺形路線就是利用斜面高度不變時(shí)，延長(zhǎng)斜面長(zhǎng)度，減小斜面的坡度，從而實(shí)現(xiàn)了省力。

發(fā)揮大作用

斜面在生活中有著非常廣泛的應(yīng)用，比如螺絲釘?shù)穆菁y展開(kāi)后就是一個(gè)斜面，它可以幫助我們更輕松地將釘子旋入木頭。猜一猜：長(zhǎng)短、粗細(xì)都相同的兩個(gè)螺絲釘，螺紋一個(gè)稀、一個(gè)密，將它們旋進(jìn)木頭時(shí)，哪個(gè)更省力？答案是螺紋密的釘子更省力。因?yàn)槁菁y越密，斜面越長(zhǎng)，坡度越小，也就越省力。

既然斜面坡度越小越省力，那我們?cè)诮ㄔ煨泵娴臅r(shí)候，是不是坡度越小越好呢？當(dāng)然不是，斜面的效率也需要考慮。雖然斜面可以省力，但是斜面費(fèi)距離，物體在長(zhǎng)距離的斜面移動(dòng)時(shí)需要更多的時(shí)間。因此，在設(shè)計(jì)斜面時(shí)，我們要根據(jù)實(shí)際情況權(quán)衡省力和效率之間的關(guān)系。比如過(guò)街天橋的引橋，車(chē)行道設(shè)計(jì)得更長(zhǎng)是為了讓推車(chē)的人更省力，而人行道較短是為了節(jié)約行走的時(shí)間和距離。

生活中還有哪些斜面呢？一起去找找吧。