引入背景:
我们知道玻璃瓶是非常坚硬的,比如啤酒瓶,想用我们的手将其挤压扁,是不大可能的,而且发生一点点变形我们也是看不出来的。如果我们要是将某个物体通过加压后塞到玻璃瓶里面去了,我们是很难将它取出的,除非将瓶子砸碎。那么,能否在不损坏瓶子的情况下轻松将塞进去的东西取出来呢?
实验器材:
一个白色的玻璃酒瓶(啤酒瓶也可以),一个一端稍比瓶口大一点的软胶塞,一个比瓶口小的圆柱棒,一个质量好一点的食品塑料袋。
实验步骤:
(1)用小圆柱棒将软胶塞用力塞入酒瓶内,如图83所示。(2)将塑料袋扭成一股后将袋的底面部分塞入瓶中,只留袋口部分在瓶外,如图84所示。(3)将瓶子口朝下倾斜,让瓶中的胶塞滑向瓶颈处,然后从塑料袋的口处向袋子里面吹气。(4)当袋中的气再也吹不进去后(注意观察瓶中袋子与胶塞的情况)就将袋口扭紧,然后捏着袋子慢慢向外拉,看看能否将里面的胶塞拉出?如图85所示。
图83
图84
图85
实验现象:
当将瓶中的胶塞滑向瓶颈后向袋中吹气时,鼓起来的塑料袋会逐渐将胶塞包裹起来。当我们用力慢慢向外拉塑料袋时,吹气的塑料袋将胶塞包裹得越来越紧,因此胶塞也就慢慢地随着塑料袋一起被拉出来了,还真是想不到会有这样的神奇效果!
原理剖析:
当将胶塞滑向瓶颈再向塑料袋中吹气时,瓶中部分的塑料袋鼓起,且逐渐将胶塞包裹住(可能只包裹住胶塞的一部分)。当向外拉塑料袋时,塑料袋鼓起的部分就向外推胶塞,随着塑料袋向瓶颈处运动,塑料袋鼓起部分被压缩得越来越小(同时袋中有部分空气被压出瓶外),但将胶塞包裹得越来越紧,使得胶塞与塑料袋成为一个整个。由于收拢在一起形成一股的塑料袋所能承受的最大拉力会大大增加,因此,我们在向外使劲拉塑料袋的过程中,塑料袋一般是不会被拉断的。再一个因素是,在相同压力作用下,塑料袋与玻璃之间的摩擦力远比胶塞与玻璃间的摩擦力小。因此,我们使用这种方法很容易将胶塞拉出来。当然,我们越往外拉,由于瓶中的空气越稀薄,瓶中的气压就比外面大气压越小,因此,我们在拉的过程中还要克服外界大气向里的压力。由于这个原因,我们在将胶塞拉到瓶口后,如果不继续用力拉的话,会发现塑料袋和胶塞又会一起向里面运动一点距离。
说明:
(1)此实验中最巧妙的是通过吹气的塑料袋将胶塞包裹紧后拉住胶塞,让其在拉的过程中不被打滑,这是采用其他方法很难办到的。(2)此实验还利用通过改变接触面的材料来改变摩擦阻力的大小,这是理论与实践巧妙结合的典型例子。(3)此实验可以在讲影响滑动摩擦力大小的因素那一部分时作为趣味实验来演示和探究,当然也可以在其他场合作为趣味实验来演示。此实验中的方法在生活中是很适用的。
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