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楼梯,你是真斜还是假斜? [复制链接]

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楼梯,你是真斜还是假斜?

 

楼梯,你是真斜还是假斜?


萧山区义蓬三小:杨君


      刚上完斜面这一课,有学生就提出楼梯是斜面。但我当时就和学生讲楼梯其实没有省力,所以我认为不是斜面。但是今天又碰见一个老师提起这个问题,我很疑惑,网上也没有统一的答案。虽然也看到一些专家的意见,但是我还是有几个点非常疑惑,所以提出来和大家探讨。


    1、什么是斜面?


    2、斜面除了能省力,还有其他作用吗?


    3、是不是所有的斜面一定都省力?



    我把这个问题抛到网站和论坛,大家也意见纷纷,当在讨论的过程中,我突然想明白了,我认为楼梯在走的过程中没有省力,他只是把一定的台阶分成了若干个平面。如下图:


 




      走这两个楼梯,我们跨得每一个台阶用力都是一样的,那么为什么我们感觉走右边的楼梯感觉省力呢?我觉得是右边的楼梯走到顶得时间比左边楼梯用的时间长,所以感觉轻松一点而已。


我们再对走楼梯的过程进行受力分析。如图所示:





      当然有人也对这个受力分析提出疑问,没有水平受力情况,我认为这个省力主要是克服重力来说的省力情况分析,所以水平受力情况可以不分析。


    我们上科学课的时候的出过这样的结论:斜面都能省力,而且坡度越小越省力,坡度越大省力越少。(这个观点大家一致同意,省网论坛都这个意见。http://www.zjxxkx.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=1&Id=7124),但是我们的楼梯没有达到这个要求,楼梯整个过程没有看到省力。



      那么我们再来看斜面为什么会省力,我们看斜面的分析图:


 



    此时,我们需要的力只是重力的一个分力而已,肯定比重力轻,所以能达到省力的效果。这是我认为楼梯不是斜面的原因之一。


      再从做功的角度来分析,当一个力作用在物体上,并使物体在力的方向上通过了一段距离,力学中就说这个力对物体做了功。。做功的两个必要因素:作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。做功的公式:W=FS,我们分析楼梯的做功,这里的距离其实只有垂直距离,所以,当做功相同时,力的方向上得距离是相同的,那么受力也是相等的,也就是没有省力,也正好解释为什么坡度虽然小了,但是没有省力的真正原因。


      综上所述,我认为楼梯不是斜面,充其量只是一个把一个较高的高度分割成若干个较低高度的平面。


到此,我觉得以上问题我已经能得出一些结论:斜面是一种简单机械,初中物理第一册中指出,用斜面提升重物,“使物体升高相同的高度,斜面越长越省力”。斜面都能省力,不能省力的肯定不是斜面!


[此贴子已经被作者于2011-10-3 0:13:00编辑过]

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QQ:573014161  网名:灰太人
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真的假不了,假的真不了。科学不是在纸面上所说就能得出结论的,实事求是是科学的基本原则。

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我认为楼梯不是斜面,这些都是事实证据,错不了!
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  “我们上科学课的时候的出过这样的结论:斜面都能省力,而且坡度越小越省力,坡度越大越费力”杨君的这个结论好像有点问题。对于斜面省力情况的表述应该是:斜面都能省力,坡度越小越省力,坡度越大不够省力。
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以下是引用一品轩在2011-10-2 9:50:00的发言:
  “我们上科学课的时候的出过这样的结论:斜面都能省力,而且坡度越小越省力,坡度越大越费力”杨君的这个结论好像有点问题。对于斜面省力情况的表述应该是:。

支持!


但结论改为这样是不是更好一些:斜面都能省力。坡度越小省的力越多,坡度越大省的力越少。

台州市黄岩区实验小学 QQ:583075501
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“我们上科学课的时候的出过这样的结论:斜面都能省力,而且坡度越小越省力,坡度越大越费力”。坡度越大越费力,这种表述是错误的。把楼梯作为斜面来处理,我们是不是可以这样想:楼梯是为了让我们上升一定的高度,如果做成与地面垂直90度,很难走的上去,或者说根本不可能,而楼梯整个底面是一个斜面的应用。
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以下是引用天高云淡在2011-10-2 11:01:00的发言:

支持!


但结论改为这样是不是更好一些:斜面都能省力。坡度越小省的力越多,坡度越大省的力越少。


或者说:斜面都能省力。坡度越小省的力越多,坡度越大越不省力。

二剪梅园http://blog.kxsy.net/user1/6/index.html
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杨君不要被楼梯的形状影响了思考,其实,把走楼梯的“脚步”(脚踩的点)连起来试试,其实就是在走斜坡,每次都是向前上方用力的,而不是先垂直向上再水平向前的。所以楼梯就是斜面。


二剪梅园http://blog.kxsy.net/user1/6/index.html
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楼梯应该是斜面,假如你是重物,难道走楼梯比直接上楼不省力吗?
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      有些公共场所(比如医院)有直接用斜面来代替楼梯的情况。由此我们是否可以把楼梯看成是一种特殊的斜面。基本同意二剪梅的示意图。


      就如圆弧是由无数条弦所组成的那样,我们是否也可以把斜面看成是由无数个台阶组成的呢。


[此贴子已经被作者于2011-10-2 21:17:55编辑过]

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我们把阶梯极限化…每个阶梯无限小…接近粗糙的斜面…各位懂的
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很多反对意见啊,我也赞同楼梯是斜面,但滑梯是不是斜面我就拿不准了。滑梯是从最顶点向下滑的,与教材讲的斜面运动方向正相反,大家的意见呢?
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大家考虑过,如果同样跨一档楼梯,有省力吗?


肯定是没有的。楼梯斜得多,走的时间长,就感觉省力了,其实没有的。我同样走一档楼梯,到达时间相等,绝对不省力,所以楼梯不是斜面!

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我们在看看斜面为什么省力?


 

沿斜面拉动物体时,克服的时重力沿斜面向下的分力和摩擦力的合力,这个力往往比重力要小。
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我觉得应该从斜面省力的原理去判断这个是不是斜面,而不能凭人的感觉是判断。楼梯的每一档都不省力,而斜面的每个点都是省力的!

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斜面省力的另一个原因是我们用力的方向是平行性于斜面的,如果我们在斜面上用力方向是向上的,那在斜面上也不能省力,走楼梯的用力不能斜向用力,所以不能省力,不是斜面!
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通常人们所说的上坡省力,是指每单位步长的上升幅度相对小(坡度小)。如果着重点在这,斜着上楼梯使得步幅变大,而上升幅度不变(每个踏步是固定的),那每单位步长的上升幅度相对小了,也就是省力了。
但如果所说的上坡省力,是指单位动作(每一步)所用的功相对小,那不管斜走还是正走,因上升幅度一样(每个踏步是固定的),用力(指相对省力而言)也就一样了。
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我觉得走楼梯的省力只是一个高度分解成若干个等同的高度,从用力的角度来说,是不省力的!
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楼梯与斜面的区别


1、斜面可以用小于重力的力量将重物提升上去,而楼梯不行。


2、斜面是坡度越小越省力,坡度越大省力越少,而楼梯没有这个特点。


3、从受力分析,斜面上任何一个点都能省力,而楼梯每一个台阶都没有省力。


4、从做功角度来说,力在方向上的距离相等,没有省力。


5、斜面的用力一般都是平行于斜面,而走楼梯用力是向上的。


 


所以楼梯不是斜面!

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斜面

      从山顶到山脚的倾斜面叫斜面,也叫斜坡或山坡。在地图上明确斜面的具体形状,对定向越野有一定价值。斜面按其形状可分为:

      (1)等齐斜面。实地坡度基本一致的斜面叫等齐斜面,全部斜面均可通视。地图上,从山顶到山脚,间隔基本相等的一组等高线,表示为等齐斜面。

      (2)凸形斜面。实地坡度为上缓下陡的斜面叫凸形斜面,部分地段不能通视。地图上,从山顶到山脚,间隔为上面稀、下面密的一组等高线,表示为凸形斜面。

      (3)凹形斜面。实地坡度为上陡下缓的斜面叫凹形斜面,全部斜面均可通视。地图上,从山顶到山脚,间隔为上面密、下面稀的一组等高线,表示为凹形斜面。

      (4)波状斜面。实地坡度交叉变换、陡缓不一、成波状形的不规则斜面叫波状斜面,若干地段不能通视。地图上,表示该状斜面的等高线间隔稀密不均,没有规律。
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要看楼梯怎么用?就像一把工具,看你怎么用,才能用到什么机械原理

一直努力中……
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楼梯可以说是“斜面”这种简单机械的应用,在这个意义上可以认为楼梯属于斜面。


 


杨君的分析有“只见树木不见森林”的局限,我赞同二剪梅的分析。如果一定要从省力上看,上楼梯的时候,每一步都是省力的,除非你上楼梯时,每一步都是垂直上去的,这个道理跟登山相同。

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楼梯是斜面!啥时候我把图片传上,一看就清楚了


 

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以下是引用一品轩在2011-10-2 9:50:00的发言:
  “我们上科学课的时候的出过这样的结论:斜面都能省力,而且坡度越小越省力,坡度越大越费力”杨君的这个结论好像有点问题。对于斜面省力情况的表述应该是:。

支持!


但结论改为这样是不是更好一些:斜面都能省力。坡度越小省的力越多,坡度越大省的力越少。


支持:要是真是这样写的话,我觉得应该最后再加上一句:我们上科学课的时候的出过这样的结论:斜面都能省力,而且坡度越小越省力,坡度越大越费力。直接提升最费力!

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楼梯实物不是严格意义上的平面,所以说它是斜面较牵强,但它确实是斜面原理的应用不假。虽然我们平时登楼梯时感觉到我们的脚确实是直上直下的,并非是倾斜着用力,好像与斜面实验中用力方向平行于倾斜的平面有所不符,但我们如果把登楼梯与攀岩比较一下,应能明显地感受到登楼梯比攀岩的垂直运动要省力得多,所以说登楼梯是应用了斜面的原理。如果我们将整个登楼梯的过程看作一个斜面,会让人觉得难以认同,但我们如果将我们登楼梯的每一步进行一番观察分析,就不难体会到它确实是斜面的应用,只不过这个斜面是我们一个假想的平面。我们登楼梯的每一步的两个落点如果连起来,不难发现这是一条倾斜的直线,这告诉我们登楼梯的每一步看似直上直下,但事实上却是在倾斜着向上前进的。所以我们整个登楼梯的过程可以看成是沿着一个假想的倾斜的平面的逐步提升自己。
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滑梯也是斜面的变形,这个实物倾斜的平面是一眼就可以看出的,只不过平时我们说斜面省力往往是说从下往上提升重物时使用的,能使所用的力比重物的重力小一些;而滑梯却不是用来提升重物的,往往是从上面沿着这个倾斜的平面往下滑,取得一些快感,方向与平常的斜面运作方向相反,那它能起什么作用呢?其实它更往上提升重物的斜面原理是一样的,提升重物的斜面是通过延长运动的路径和时间,实现用来做功的力的大小改变;而滑梯也同样通过延长滑动物体运动的路径和时间,来实现改变用来做功的力的大小,使得下滑的重物或人大大减小了由于自身的重量而形成的往下的冲力,从而促保其安全性。所以说滑梯也是斜面的应用。
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以下是引用二剪梅在2011-10-2 15:27:00的发言:
图片点击可在新窗口打开查看

二剪梅分析的很有道理。


就如第一种梯子,垂直放,爬上去会比较累,如果把他斜着放(成为一个斜坡)走上去就会比较省力。这和书上的斜面实验是一样的道理。

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我的观点:


    支持二剪梅。楼梯是变形斜面,省力。


我的思考:


    1.走楼梯时两脚是一前一后,构成斜面。其过程是克服下滑力做功。


    2.爬梯子两脚一上一下,近似垂直面,其过程主要是克服重力做功。


    3.爬升相同高度,两者做功一样。F*S=G*h,∵S>h,∴F<G,省力。


    4.千万不要把走楼梯看成双脚并着跳楼梯,这样几乎是克服重力做功,就不省力了!


以上观点,仅供参考!

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以下是引用蓝天白云在2011-10-4 20:43:00的发言:


我的观点:


    支持二剪梅。楼梯是变形斜面,省力。


我的思考:


    1.走楼梯时两脚是一前一后,构成斜面。其过程是克服下滑力做功。


    2.爬梯子两脚一上一下,近似垂直面,其过程主要是克服重力做功。


    3.爬升相同高度,两者做功一样。F*S=G*h,∵S>h,∴F<G,省力。


    4.千万不要把走楼梯看成双脚并着跳楼梯,这样几乎是克服重力做功,就不省力了!


以上观点,仅供参考!


什么叫做功?


力乘以力方向上的距离才是功,没有省力的!

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我认为关键是上楼梯用力是向上的,没有省力!
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