當父母和孩子一起玩滑梯時,常常會發現大人比孩子滑得快。同樣,對於滑雪板和自行車,我們記得“自行車越重,它移動得越快”。

 但是,正如我們在高中物理中學到的,慣性和引力的大小與重物體和輕物體的質量成正比,所以在均勻的重力場中下落加速度是恆定的(均勻自由落體性)。即使在有摩擦而不是自由落體的斜坡上,摩擦力也與質量成正比,因此人們認為無論質量如何,所有滑梯都會以相同的加速度滑動。

 當時還是立教大學理學院四年級學生的 Masaki Shiota 與負責該課程的村田次郎教授一起,將這本教科書中學到的物理定律與生活經驗之間的矛盾作為畢業研究的主題。他的指導。 針對“為什麼較重的人在滑梯上滑得更快?”這個問題,我們通過在公園的滑梯上實際滑行來調查加速度的變化。

 結果發現,物體達到一定的極限速度後,並沒有穩定加速,而是在滑道上滑動。我們還發現,終端速度隨著物體重量的增加而增加。也就是說,已經明確證實了,人越重,滑下滑梯的速度就越快,這不僅僅是想像,而是質量越大,極限速度就越大。

 這是一個新發現,可以解釋為通常學習取常數值的動摩擦係數實際上具有速度依賴性和質量依賴性。然而,這一特性僅在滾輪式滑軌中得到證實,對於教科書中假定的傳統金屬板式滑軌也進行了類似的觀察。長距離鈑金滑道、管道滑道、石頭滑道和其他類型的滑道可能會產生不同的結果。

 據說這項研究的結果作為學術論文引起了不同尋常的反響,並被介紹為基於探究的學習的一個很好的例子,這種學習會引起好奇心的共鳴並且容易接近。

論文信息:[物理教育]滑梯動摩擦係數的實測研究

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