核心概念
- 力就是推或拉。
- 重力是把物体往下拉的力，也包括沿斜坡往下。
- 摩擦是两个表面互相摩擦时减慢运动的力。
- 表面的粗糙程度会改变东西在上面移动的远近或快慢。
没有东西会自己动起来或自己停下——那需要力，而力不过就是推或拉。重力是把一切都拽向地面的拉力。当你把玩具车放在斜坡顶端时，重力把它往下拉，它就加速了。但当车子到了地面，它不会永远滚下去。另一种力，摩擦力，在跟运动作对。两个表面互相摩擦时就产生摩擦力，它会让东西慢下来。这一周你要让小车沿斜坡冲到不同的表面上，看看表面能让它跑的距离差多少。
需要掌握的词
- 力
- 能让运动开始、停止或改变的推或拉。
- 重力
- 把物体拉向地面的力。
- 摩擦力
- 两个表面互相摩擦时减慢运动的力。
- 运动
- 某样东西从一个地方移动到另一个地方。
- 表面
- 某样东西的最外层，比如地板或毛巾的上面。
实验： 斜坡赛车表面测试
先做预测
在动手拿材料之前，先写下你认为这个实验会发生什么，以及为什么。先做预测，才把动手变成科学。之后你要把预测和真正观察到的结果做对比。
步骤
- 1
提问：小车离开斜坡后，在哪种表面上滚得最远？
- 2
用书把木板垫起来做成斜坡。在顶端画一条起跑线。
- 3
预测：把这些表面按「车滚得最远」到「车最快停下」排序。写下来。
- 4
公平测试：每次都从同一条起跑线放手，不要推它，斜坡高度也保持不变。只改变底下的表面。
- 5
观察：测量小车在每种表面上，离开斜坡末端后走了多远。
- 6
把每个距离记在你的预测旁边。
- 7
改进：想办法让小车跑得更远——把斜坡垫高，或选最光滑的表面——并测试到底哪一招最有用。
为什么会这样
重力把小车拉下斜坡，给了它运动和速度。当小车到达地面时，车轮和表面之间的摩擦力顶住这个运动，把它慢下来。砂纸和毛巾这类粗糙或柔软的表面更「抓」轮子，摩擦力更大，所以小车更早停下。光滑表面摩擦力更小，小车就能滚得更远。斜坡越高，重力的助跑越长，小车起步也就更快。
工程师如何运用它
当工程师希望东西停住或抓牢时，会特意利用摩擦力——比如鞋底的橡胶、汽车刹车和轮胎。当他们希望东西轻松移动时，又会想办法减少摩擦——比如车轮、滑梯，还有冰刀光滑的刀刃。知道什么时候要更多、什么时候要更少摩擦，是真正的工程决策。
你注意到了什么？
回头看看你的预测和结果，然后一起讨论这几个问题。
- 哪种表面让小车滚得最远？哪种让它停得最快？
- 为什么一定要放手，而不能推车？
- 是什么力把小车拉下斜坡？又是什么力在底下让它慢下来？
- 你在现实生活的哪些地方感受到摩擦力？
反思
写下哪种表面让小车走得最远，并用「摩擦力」这个词解释原因。
小挑战
在地上定一条目标线，调整你的斜坡，让小车尽量停在离它最近的地方。
想再深入一点吗？
把斜坡垫得更高，测量额外的高度如何改变距离。小车和表面保持不变。
结束之前
- 我搭了一个斜坡，并在每次测试中保持同样的高度。
- 我预测了每种表面会如何改变距离。
- 我测量了小车在每种表面上滚了多远。
- 我能解释重力和摩擦力各自的作用。
- 我改动了一处，测试让小车跑得更远或击中目标。
做完实验和反思了吗？把本周标记为完成，就能记录你在这门 6 周课程中的进度。
实验笔记
一边做一边写下自己的科学笔记，它们遵循你这周用的同一个循环。笔记只保存在本设备上，不会发送到任何地方。你也可以打印本课，用手写。
你想弄清楚什么？
你原本以为会发生什么，为什么？
为了做到公平测试，你只改了哪一样？
你看到、听到或量到了什么？
把你观察到的当作证据。
你会改什么来让它更好用？
把发生的事画下来
画出你的实验或改进后的设计，并把你改动的部分圈出来。