品故事 学物理│运动和力之第三、四回

编写/张虎岗

运动和力第三回

乖乖狼口脱险记

在这次的郊游中，乖乖经历一件十分凶险的事。原来他在采集标本时，不知不觉一个人远离了老师和同学们，走进树林的深处，不幸被大灰狼抓住。这只大灰狼跟踪乖乖很久了，乖乖一个人独自行动，正好给了大灰狼难得的机会。

大灰狼抓住乖乖后，迅速地捂住乖乖的嘴，将他团团捆住。然后背起他迅速地穿过树林，来到一条宽阔的河边。跳上船，把乖乖放在船上，挥桨把船摆渡到了对岸。到岸后，大灰狼把船系在岸边的木桩上。为防止有人救乖乖，大灰狼把船桨也拿到了狼堡中。

到了狼堡，乖乖对大灰狼说：“我反正逃不了了，你就把我松开吧。你要是绑着我，我的血液流通不畅，肉就不好吃了。”

大灰狼想了想，也有道理，狼堡处在深山中，一条大河阻断了去外界的路。船桨已经被自己藏了起来，料想一个小兔子肯定是插翅难飞。于是，大灰狼给乖乖松了绑了，说：“今晚你可以自由的玩耍，明天让我吃上新鲜的兔子肉，不然明天会让你死的更难堪的。

说完，大灰狼回屋睡了，不一会儿鼾声大作。确定大灰狼真的睡着了，乖乖跑到门口，大门竟然没有上锁。乖乖轻轻地开了门，一溜儿烟地跑了出去。

天色微明时，乖乖终于到了河边，找到了来时乘坐的船，果然船上没有船桨。这时，他隐约听到了大灰狼的喊叫声：“小兔子，你逃不了的，还是乖乖地跟我回去吧！”

前有大河拦路，后有灰狼追赶。乖乖感觉像是进入了绝境，难道真是无路可走了吗？他四下一看，忽然看到了河滩上一块块的石头。“有了”，瞬间一个念头冒上来。他迅速搬了一些大石头放到船上。眼前大灰狼就到到了。他解开系船的绳子，用力将船往河中一推，然后跳到船舱。

上船后，他回头将大石头抱起，用力向岸上扔去，船便慢慢的向对岸前进。不一会儿，船已快到了河中央。这时，大灰狼已经到了河边，但面对又宽又深的河水，他也只能望“河”兴叹了。

等石头抛完后，乖乖又面向对岸坐在船上，使劲用手划水。等划累了，他又转过身坐下，向前划水。就这样，船慢慢地到达了彼岸。

上岸后，乖乖刚走不远，就遇到来找到了牛顿老师和同学们。

听了乖乖的经历，牛顿老师只夸乖乖聪明。他说：“同学们，你们知道乖乖在逃出“狼”口时利用了哪些物理知识吗？当乖乖推船时，他给船一个作用力，这个力改变了船的运动状态，使船由静止变为运动；上船后，由于没船桨，不能划船，他把石头抱起向后扔去，给石头一个向后的力，由于物体间力的作用是相互的，因此石头同时也会对他和船一个向前的力，在这个的作用力，船向前运动；同时的道理，石头扔完后，他向后划水，则水给他一个向前的力；当他划累了，改变划水的姿势能缓解肌肉的劳累。从这里我们可以看到，帮助乖乖逃离虎口的原来是毫不起眼的‘相互作用力’！”

听了牛顿老师的解释，同学们纷纷称赞乖乖同学能够学以致用，表示要向乖乖学习。

运动和力第四回

身如泰山难站起

视频来源于网络

这天，牛顿老师说要给同学们玩一个小游戏。同学们很高兴，牛顿老师说：“同学们，如果现在我让你从正在坐的椅子上站起来，你能做到吗？”

“能！”

“这太简单了！”同学们纷纷表示。

看着同学们兴高采烈的样子，牛顿老师却话锋一转，说：“别急，我可是有要求的。你们听了我的要求你再做做看。”

同学们不解地问：“有什么要求？”

牛顿老师说：“要求很简单，你们要按图甲所示的样子坐在椅子上。把上身挺直，而且不准把两只脚移到椅子底下去。在站起来时，不准把上身向前倾，也不许改变两脚的位置。你们试试能站起来吗？”

图甲

同学们试了试，竟然感觉像有个绳子把自己牢牢地绑在椅子上一样。按照上面的要求来做，不把上身向前倾或者把两脚移到椅子底下去，用尽力气，直到脸红脖子粗，屁股竟没有离开椅子半寸，身体竟然像泰山一样重了。

同学们奇怪地说：“老师，为什么站不起，这是什么呢？”

牛顿老师解释说：“是这样的，一个站立着的物体（包括人），只有他的重力作用线没有越出他的底面的时候，才不会倒下，才能够保持平衡。像图乙中那个斜圆柱体，他的重力作用线在底面之外，无疑地是要倒下去的。但是他的假如他的底面很宽，从他的重心引垂下来的竖直线能够在他的支面中间通过的话，那么这个圆柱体就不会倒下了。在比萨和波伦亚的所谓“斜塔”以及在阿尔汉格尔斯克的所谓“危楼”，虽然都已经相当倾斜，却并没有倒下来，正就是因为从他们重力作用线并没有越出他的支面的缘故（当然还有次要的原因，那就是这些建筑物的基石都是深埋在地面以下的）。”

图乙

乖乖说：“支面就是与地面的接触面吗？”

牛顿老师说：“支面并不一定是接触面。如图丙中三条腿的圆凳，它的三条腿是斜向外边的，三条腿与地面接触的三个点的连线构成一个三角形的形状，这个三角形就是圆凳的支面。水手们一生都在摇摆不定的舰船上度过，他们的身体的重力作用线每秒钟都有可能越出两脚之间的面积的范围，为了不至于跌倒，老水手都习惯于叉开双脚站立，就是为了把他们的身体的支面尽可能放大，只有这样他们才可能在摇摆的甲板上立稳。”

图丙

听到这里，乖乖说：“我们站立在颠簸的公共汽车上，为了站稳，应当把双脚叉开，而不是并在一起，这也是为了增大支面，以便身体重力作用线时刻都在底面的范围内。老师，我说的对吗？”

牛顿老师说：“乖乖说的很好。――现在让我们还是回到方才坐定以后站起身来的游戏上来。一个坐定的人，他的身体的重心位置是在身体内部靠近脊椎骨的地方，比肚脐高出大约20厘米。因此，其重力作用线一定通过椅座，落在两脚的后面。但是，一个人要想站起身来就必须使重力作用线在通过两脚之间的那块面积内。因此，要想站起身来，我们一定要把胸部向前倾或者把两脚向后移。把胸部向前倾，是要把重心向前移；把两脚向后移，使重力作用线能够在两脚之间的面积之内。我们平常从椅子上站起身来的时候，正就是这样做的。如果不准许这样做的话，我们是无法从椅子上站起身的。”

听了牛顿老师的解释，同学们明白了，原来一个不起眼动作里竟然蕴含着这么丰富的物理道理呀！