“突然”的不一樣

大家有沒有想過這樣一些問題：當(dāng)我們用鏟子清除積雪時(shí)，鏟子和雪是一起運(yùn)動(dòng)的，鏟子突然停止運(yùn)動(dòng)后，雪仍會(huì)被甩出去；晾曬衣服時(shí)，用力甩一甩，會(huì)有水珠甩出來……這是為什么呢？今天讓我們一起來探索一下。

在玻璃杯中加入適量清水，把KT板（或硬紙片）蓋在杯口，然后把雞蛋放在紙片上方杯口的位置，如圖1。

用手指沿水平方向用力擊打KT板，如圖2。

我們會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，KT板飛了出去，雞蛋卻掉落在杯中，并沒有隨著KT板飛出去。

其實(shí)，這和文章開頭提到的用鏟子除雪和甩濕衣服原理是一樣的。我們將物體具有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性。慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，也就是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變（大家可以自己嘗試做實(shí)驗(yàn)感受一下）。本實(shí)驗(yàn)中，雞蛋和KT板開始在水平方向處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)KT板突然受力飛出去后，由于雞蛋具有慣性，在水平方向仍要保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，所以不會(huì)隨KT板運(yùn)動(dòng)，而是在重力的作用下落入水中。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于讓KT板在短時(shí)間內(nèi)獲得一個(gè)較大的初速度，如果我們慢慢地拉KT板，雞蛋則會(huì)在摩擦力的作用下隨著KT板一起運(yùn)動(dòng)。了解了相關(guān)知識(shí)以后，大家試著分析一下用鏟子把雪甩出去和甩濕衣服的過程吧！

下面我們?cè)賮砜纯催@樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：

用兩根相同的棉線系在同一個(gè)重物上，如圖3。

如果我們突然用力拉動(dòng)下方的棉線，會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？當(dāng)我們突然用力拉動(dòng)下方的棉線時(shí)，在拉動(dòng)的一瞬間，由于重物具有慣性，仍會(huì)保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，因此，上方的棉線長(zhǎng)度不變，受力不變，而下方的棉線則會(huì)因超出彈性限度而斷裂。

向下拉著下方的棉線，如果我們緩緩用力，上、下兩根棉線，哪根先斷？大家如果感興趣可以查閱資料并試著解釋一下，為什么緩緩用力會(huì)是上方的棉線先斷呢？

名師簡(jiǎn)介：

張軍，江蘇省南京市玄武高級(jí)中學(xué)（梅園校區(qū)）STEM項(xiàng)目主管，副研究員，江蘇省首席科技傳播專家，全國(guó)十佳優(yōu)秀科技輔導(dǎo)員。被評(píng)為“典贊·2023科普江蘇”十大科普人物，2024年江蘇省最美科技工作者。