探究物体的稳定度与那些因素有关

探究物体的稳定度与那些因素有关 重庆酉阳县第二中学 韦路 内容摘要 在高一的物理必修课 1 讲到了 砖块的稳定 与倾倒 的演示实验 那么砖块哪个时候是稳定的 哪个时候 会容易倾倒 只讲到了重力作用线外移到它的支持面外时 砖 块容易倾倒 由砖块讲到双层公共汽车在平时行车的过程中路 面最大倾斜度可以是多少 由物体的倾斜情况我们在这里有必 要给学生深入讲一下物体的稳定度 那么物体的稳定度与那些 关系有关呢 因此我们本文深入来探讨下影响物体平衡稳定度 的因素有哪些 关键词 探讨 平衡物体 稳定度 因素 引入问题 平放的砖和竖放的砖 都处于稳定的平衡状态 但是它们的稳定程度不同 竖放的砖容易翻到 而平放的砖不 容易翻到 显然平放的砖比竖放的砖更加稳定 把物体的稳定 程度叫做稳度 物体的稳度究竟与哪些因素有关 呢 于是我们 心中就提出了这个有关物体稳定度方面的课题 在生活中学生们经常看到不倒翁 落地电扇 天平等等仪 器 通过仔细观察注意到它们的构造都有比较大的底座 于是 学生提出了这样的猜想 稳度可能与两个因素有关 一是物 体的重心高度 二是物体的底面积 于是我发他们们课下做了如下几个探究性的实验 实验 一 他找到 了一些形状完全相同但重心高度不同 的几个物体进行实验 实验结果如下表 1 所示 表一 物体重心的高度与稳定度 重心离地面的高度 cm10cm20cm30cm 稳定度好一般差 实验二 同学们又找几个完全相同的物体 给它们安装上不 同面积的底座进行实验 实验结果如下表 2 所示 底座的面积 cm2300500800 稳定度差一般好 在实验中 所谓不同物体的底座的底面积 不一定是物 体与地面的接触面积也可是物体的 底 在地面中所围成的面 积 如图 1 所示 照相机的支撑面积就是的三角支架在地面所 围成的三角形的面积 A B C 图 1 照 相 机 及 三角 支 架 根据上面实验材料数据的阅读 我们可以回答出回答 下 列问题 1 物体的稳度与什么因素有 关 关 系是 什 么 2 为什么落地式电风扇有 一个面积较 大 且很重的底座 我们可以用刚才探究出的结论解释一下这个现象 3 这一结论在日常生活中有何应用 我们可列举出哪些具体 的事例 答案 1 稳度与重心离地面的高度和物体的 底 在地面中所围 成的面积有关 重心离地面的越高稳定度越低 物体的 底 在地面中所围成的面积越大稳度越好 2 落地式电风扇的底座很重且很大 既降低了重心离地 面 的高度 又增大了在地面中所围成的面积 使稳度更好 电风 扇就不易倒地 3 在比较颠簸的路上行车时 乘客蹲着比站着更稳 溜 冰时身体向下弯就不易摔倒 汽车装载货物总是把比较重的 物体 放在下面 轻的物体放在 上面降低重心 增加稳定程 度 三轮车比两轮车更稳 画画用的画架做成三角架等 但许多实例说明 稳度的大小并非简单地取决于重心的 高 低和支撑面的大小 例如 如图 2 所示的两个大小和重量相同但形状不同的 物体 可以是堆砌的砖块等 虽然重心高低和支面大小相 同 但是很显然 2 a 物体比 2 b 物体 稳 再如将图 1 中照相机 三角架 的 B 杆拉长 C 杆向后移 A B 杆的撑地点不变 尽管三角架 连照相机 的支面增大了重心降低了 但是它的稳 定程度反而也降低了 用三角架支撑竹杆晒衣服的情况与此相 同 图 2 a b 通过图 2 简易的实验表明对于两个大小和重量相同的物体 虽然重心高低和支面大小相 同 但本身物体的形状也会影响它 的稳定程度 由图 1 的实验我们看出即使物体的重心高度变小 了物体的支撑面变大了物体的稳定程度也不会变大 这时物体 的稳定程