挑山工省力的秘密

◎山東省鄒城市太平鎮秦莊小學 王浩

本期“科學主角”：人教版語文四年級下冊《挑山工》

課文再現

他們走的路線是折尺形的，從臺階左側起步，斜行向上，登上七八級，到了臺階右側，就轉過身子，反方向斜行，到了左側再轉回來。每轉一次身，扁擔換一次肩。這樣曲折向上登，才能使掛在扁擔前頭的東西不碰到臺階，還可以省些力氣。

挑山工走折尺形的路線真的可以省力嗎？這里蘊含了斜面的相關知識。斜面就是一個傾斜的平面，它是生活中常見的一種簡單機械，我們在不知不覺中多次使用過它。今天，我們就通過實驗來驗證一下吧。

實踐出真知

這是一個探究斜面的教具，它可以用來進行三種對比實驗。

（一）垂直提取物體對比沿斜面提取物體所需的力

垂直提取小車所用的力是0.56牛，沿斜面拉動小車所用的力是0.38牛。通過對比發現：沿斜面拉動小車用的力較小，說明斜面可以省力。

圖1 探究斜面的教具

（二）斜面長度相同時，對比不同斜面高度所需的力

斜面長度不變，當斜面高度為39 厘米時（坡度為29 度），拉動小車的力是0.39 牛；當斜面高度為27 厘米時（坡度為20 度），拉動小車的力為0.25 牛。對比發現：斜面長度相同時，高度越低（坡度越小）越省力。

（三）斜面高度相同時，對比不同斜面長度所需的力

把斜面高度固定為30 厘米，當斜面長度為80 厘米時（坡度為22 度），拉動小車的力為0.28 牛；當斜面長度為50 厘米時（坡度為37 度），拉動小車的力為0.42 牛。對比發現：斜面高度相同時，斜面越長（坡度越小）越省力。

通過以上實驗可以得出：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，延長斜面長度，減小斜面的坡度，從而實現了省力。

圖2 挑山工路線示意圖

發揮大作用

斜面在生活中有著非常廣泛的應用，比如螺絲釘的螺紋展開后就是一個斜面，它可以幫助我們更輕松地將釘子旋入木頭。猜一猜：長短、粗細都相同的兩個螺絲釘，螺紋一個稀、一個密，將它們旋進木頭時，哪個更省力？答案是螺紋密的釘子更省力。因為螺紋越密，斜面越長，坡度越小，也就越省力。

既然斜面坡度越小越省力，那我們在建造斜面的時候，是不是坡度越小越好呢？當然不是，斜面的效率也需要考慮。雖然斜面可以省力，但是斜面費距離，物體在長距離的斜面移動時需要更多的時間。因此，在設計斜面時，我們要根據實際情況權衡省力和效率之間的關系。比如過街天橋的引橋，車行道設計得更長是為了讓推車的人更省力，而人行道較短是為了節約行走的時間和距離。

生活中還有哪些斜面呢？一起去找找吧。