過(guò)山車(chē)的“幕后推手”

“咔嗒咔嗒咔嗒——”一輛過(guò)山車(chē)啟動(dòng)了，一條由電力驅(qū)動(dòng)的鏈子拉著過(guò)山車(chē)向上爬。過(guò)山車(chē)沒(méi)有動(dòng)力裝置，電只將過(guò)山車(chē)?yán)杰壍赖谝蝗Φ捻敳浚鞘Ｏ碌倪\(yùn)動(dòng)如何完成呢？

靠重力向下行駛

三百多年前，英國(guó)科學(xué)家艾薩克·牛頓先生發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力，每一個(gè)物體都會(huì)對(duì)其他物體產(chǎn)生引力。比如，你正在吸引著你的桌子，而桌子也在吸引你。但是這種引力太小了，幾乎不會(huì)引起你的注意。然而，地球的萬(wàn)有引力很難被人忽視，人們把它叫做重力，它把我們的雙腳，以及其他一切東西都吸在地面上。因此，當(dāng)過(guò)山車(chē)爬到軌道第一圈的頂端時(shí)，重力將它拉向地面。過(guò)山車(chē)俯沖下來(lái)，速度越來(lái)越快。

高處落下的球比低處落下的球反彈得更高嗎？

重力將物體拉向地面。如果你抓著一個(gè)球舉到高處，你認(rèn)為球從這里下落比從稍低處下落彈起來(lái)得高嗎？

你需要：一個(gè)球。

第一步：手里抓著球，胳膊垂在身體一側(cè)。

第二步：松開(kāi)手讓球落下。

第三步：觀察球彈起來(lái)的高度。

第四步：手里抓著球，胳膊平舉。重復(fù)第二步和第三步。

第五步：手里抓著球，胳膊舉過(guò)頭頂。重復(fù)第二步和第三步。

哪一次球彈起來(lái)的高度最高？

當(dāng)你的胳膊：

在重力作用下，向下運(yùn)動(dòng)的物體速度會(huì)越來(lái)越快嗎？

快看，外福來(lái)在玩什么？

外福來(lái)拿著硬紙板，把玩具車(chē)放在硬紙板頂端，然后松手。嗖，玩具車(chē)滑下去了。

仔細(xì)觀察！玩具車(chē)在哪個(gè)位置速度更快呢？是在頂端還是底端？

□頂端□底端

仔細(xì)觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)小車(chē)在到達(dá)底部時(shí)速度更快。假設(shè)硬紙板是過(guò)山車(chē)軌道，那么可想而知，過(guò)山車(chē)在一圈軌道的底端速度更快。這就是重力帶來(lái)的刺激的加速。

□在體側(cè)時(shí)□平舉時(shí)

□舉過(guò)頭頂時(shí)

小球彈跳起來(lái)，是由于它降落下來(lái)后所產(chǎn)生的反作用力。如果下降時(shí)速度越快，那么彈跳起來(lái)的高度也就越高。正因?yàn)槿绱耍^(guò)山車(chē)爬升得越高，降落到軌道谷底的時(shí)候速度越大，繼續(xù)向上沖的力量也越大。

靠慣性向上行駛

一旦重力將過(guò)山車(chē)?yán)降孛妫质鞘裁戳κ惯^(guò)山車(chē)重新向上走呢？咱們?cè)賮?lái)問(wèn)問(wèn)牛頓。

牛頓還發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)著的物體會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去，直到有其他物體將其阻止；而靜止著的物體會(huì)一直保持靜止?fàn)顟B(tài)，直到有其他物體使其運(yùn)動(dòng)起來(lái)。這就是慣性。

由于過(guò)山車(chē)到達(dá)軌道底部時(shí)仍在運(yùn)動(dòng)，所以慣性會(huì)使其繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去，直至軌道第二圈的頂部。在那里，重力又開(kāi)始發(fā)揮作用，將過(guò)山車(chē)?yán)虻孛妗?/p>

你能看到慣性嗎？

你需要：一個(gè)杯子，一些水，操場(chǎng)。

第一步：裝半杯水。

第二步：像圖片中那樣伸出胳膊。

第三步：胳膊畫(huà)半圓。當(dāng)胳膊到達(dá)頭頂時(shí)停止。

如果有水濺出來(lái)了，是向哪個(gè)方向？

□在你的頭上

□在你前方的地面上

當(dāng)然是在你前方的地面上。圖中的箭頭表示胳膊運(yùn)動(dòng)時(shí)水的運(yùn)動(dòng)方向。

為什么水向前方濺出來(lái)呢？這就是慣性的作用。當(dāng)胳膊停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，水卻不會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，而是借著慣性沿著剛才的運(yùn)動(dòng)軌跡繼續(xù)下去。

剎車(chē)，收到摩擦力

受到重力和慣性的作用，過(guò)山車(chē)豈不是要永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去？

當(dāng)兩種物體相互摩擦?xí)r，會(huì)產(chǎn)生摩擦力（牛頓沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種力）。過(guò)山車(chē)的車(chē)輪摩擦著軌道，最終，過(guò)山車(chē)慢慢減速，直至停止。

如果沒(méi)有摩擦力，過(guò)山車(chē)將一直走哇走哇走哇……

你需要：大小相同的紙板和玻璃板，鉛筆，海綿，冰糕棍或棉簽，一個(gè)搭檔。

第一步：將鉛筆放在另一塊紙板的一端。如圖所示，緩慢提起紙板一端。當(dāng)鉛筆開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，立即停止。

第二步：用海綿和冰糕棍分別重復(fù)第一步。

第三步：用玻璃板重復(fù)第一步和第二步。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，外福來(lái)發(fā)現(xiàn)所有物體在光滑表面上更容易下滑，而且下滑的速度也較快，這就是因?yàn)樽柚刮矬w下滑的摩擦力較小。

你感受到摩擦力了嗎？

舉兩個(gè)例子：

1.快速摩擦雙手，我的手心發(fā)燙了。這是摩擦產(chǎn)生的熱量。

2.用力擦火柴，刺，火柴亮了！摩擦產(chǎn)生的熱使火柴點(diǎn)燃了。