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这能证明楼梯是斜面吗? [复制链接]

流星
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t T
发表于 2011-10-27 17:40 |只看楼主

这能证明楼梯是斜面吗?

斜面 


      可用于克服垂直提升重物之困难。距离比和力比都取决于倾角。如摩擦力很小，则可达到很高的效率。


     



小车的重量已经超出弹簧秤的测量范围(5牛)



 



这是一个模型楼梯.


 



拉动小车所需的力,是4.2牛!


要是这个模拟装置,能认可是楼梯,那结论:楼梯就是一个斜面.
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海儿
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t T
发表于 2011-10-27 18:19 |只看该用户

哈哈……


这是探究性实验室中的方轮车。四个轮子，一侧是两个圆轮子，一侧是两个方轮子。它所行使的路面也很特殊，方轮在凹凸路面行驶，圆轮在平坦路面行驶，前进时非常顺畅，没有颠簸感。


我觉得这个方轮车的设计挺有趣的，体现了一种逆向思维。车子在凹凸不平的路面颠簸，当你无法改变路面状况时，那就改变自家车子的轮子吧！我做个方的车轮，行驶之时，车轮的方角与路面凹陷处吻合，平的边碾过路面凸起的地方，这样也就不会高低颠簸了。


 


 


流星把这个路面一端垫高，确实像楼梯，但是用这个证明楼梯能省力似乎有些牵强。因为小车并不是完全在楼梯上行驶，而是有半辆车子还在斜面上行驶呢！
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杨君

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t T
发表于 2011-10-27 20:18 |只看该用户

楼梯是一横一竖，这个和楼梯还是有本质区别的，建议大家问问高中老师怎么解释的，或许大家真的就能明白过来！
QQ：573014161  网名：灰太人
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流星
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t T
发表于 2011-10-27 22:10 |只看楼主

下次弄个像点的！
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t T
发表于 2011-10-28 00:16 |只看该用户

楼梯不是斜面，所以不能省力，不可能证明出来的！
QQ：573014161  网名：灰太人
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t T
发表于 2011-10-28 08:28 |只看该用户

楼梯是斜面，所以能省力，我们的两只脚就相当于方轮！
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罗海军
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t T
发表于 2011-10-28 10:52 |只看该用户

楼梯是否是斜面，这个似乎还没有正解！
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流星
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t T
发表于 2011-10-28 13:25 |只看楼主

哈哈!这件事情越来越有趣了.有趣的不是断定谁对谁错。有趣的是，这个快乐的思考过程，让我一有空就思考；有趣的是，面对不同的观点，自己要怎样去收集更多的证据来证实和证伪，这个过程充满着兴趣和乐趣！


现在有很多的想法，等下周三空点了开始真的要对自己的想法进行实施，看看结果怎么样？


今天中午走过随手找了点证据先发。（时间不够了上课了，傍晚再继续）
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流星
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t T
发表于 2011-10-28 16:22 |只看楼主

楼梯从下部往上看,盘旋而上,它就是斜面一览无疑,从上部看,虽然有阶梯,但这改变不了斜面的本质,只是为了便于人们的运动方式---"走"而设计的.


 



楼梯背面


 



楼梯正面


 


如上图这个没有争议的斜面,它的表面上也设计这么多的横向条纹,其目的跟楼梯的阶梯设计原理是一样的!
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t T
发表于 2011-10-28 16:43 |只看楼主

突然想到,可能要讨论的问题不是说楼梯是不是斜面,而是,人走的时候能不能省力,如最后一副图片是斜面,那人从这走上去,能省力吗?要怎么测得这个力,要是能测出。实际上,楼梯是不是斜面已经没有辨证的意义了!
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t T
发表于 2011-10-28 18:11 |只看该用户

同感，无论什么理论都要从生活中去感受，去辩论，如果但是从理论上讲到底有没有省力，还是省功率。


 


争论真是有趣，请杨君老师再拿出更加让人信服的观点。
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t T
发表于 2011-10-28 22:59 |只看该用户

以下是引用流星在2011-10-28 16:22:00的发言：

楼梯从下部往上看,盘旋而上,它就是斜面一览无疑,从上部看,虽然有阶梯,但这改变不了斜面的本质,只是为了便于人们的运动方式---"走"而设计的.


 



图片点击可在新窗口打开查看此主题相关图片如下201110283022.jpg：
图片点击可在新窗口打开查看
楼梯背面


 



图片点击可在新窗口打开查看此主题相关图片如下201110283023.jpg：
图片点击可在新窗口打开查看
楼梯正面


 


图片点击可在新窗口打开查看此主题相关图片如下201110283025.jpg：
图片点击可在新窗口打开查看
如上图这个没有争议的斜面,它的表面上也设计这么多的横向条纹,其目的跟楼梯的阶梯设计原理是一样的!

这两幅图一样吗？


走楼梯脚是平的，而下面的图走的时候脚是斜的，有本质区别！
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t T
发表于 2011-10-28 23:00 |只看该用户

斜面省力的原理是什么？请大家思考这个问题！
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t T
发表于 2011-11-03 08:47 |只看楼主

      这个应该跟楼梯比较接近了,当然今天就是用了一个模拟的楼梯,要是把重物做大型点,也可以在真正的楼梯上进行测试!这次测出来的数据,得出的结论是:楼梯平的比楼梯陡的省力.但都比直接提升重物省力. 测的直接提升重物所用的力为：0.28牛




楼梯一


 




 在楼梯一上行进（测得的平均数据为：0.11牛）





楼梯二


在楼梯二上行进（测得的平均数据为：0.23牛）


 




通过这个实验让我考虑的问题是：这个重物在楼梯上行进的时候，可不可以看作是人的左右脚在交替的行进。要是可以的话，那就比较容易的可以理解到楼梯就是斜面这个事实了！


 


 



[此贴子已经被作者于2011-11-3 8:58:06编辑过]
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t T
发表于 2011-11-03 09:29 |只看该用户

        其实看一下专家们给“斜面”做的定义也就明白了：（教材16页）像搭在汽车车厢上的木板那样的简单机械，叫做斜面。斜面有省力的作用，且坡度越小越省力。


试  想：


1、将木板做成向楼梯那样的一阶一阶还是否是斜面？（应该还是！）


2、人走楼梯时，很明显：楼梯越陡越费力，楼梯坡度越平缓越省力，只是平缓后费距离，走的路程远。完全符合斜面特点。


3、旋转楼梯就是盘山公路，盘山公路、螺丝钉是斜面，旋转楼梯却不是有些解释不通。


4、不要局限在有楼梯台阶，这是为了人行方便，也符合简单机械概念(能省力和方便）。非得将楼梯设计成平面，人都往上爬才是斜面吗？


    哈哈！！！个人意见，仅供参考！！！


[此贴子已经被作者于2011-11-3 9:30:43编辑过]
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t T
发表于 2011-11-03 09:40 |只看楼主

是因为大家讨论这么久楼梯是不是斜面，其讨论过程中没有解决掉的问题，其实不是说楼梯是不是斜面，楼梯是斜面是肯定的。搞不明白的是在映像中，楼梯都是用来走的，所以，比较含糊的是人在走楼梯的时候是不是省力？


所以，设计这个实验楼梯是斜面是能说明的。最后从另一个方面提出的目的是，请大家换位思考下，人走的过程中，是否也省力？怎样省力？弄清这个问题，对楼梯是不是斜面这个问题，就不会这么纠结了。


[此贴子已经被作者于2011-11-3 9:43:48编辑过]
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t T
发表于 2011-11-03 21:07 |只看该用户

执着的研究精神，值得大家学习。本帖提升为精华。

[此贴子已经被作者于2011-11-3 21:10:32编辑过]
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t T
发表于 2011-11-03 22:14 |只看该用户

14楼这个就是爬行，人在楼梯上爬行，那确实省力！


但是楼梯是走的呀，如果有人爬着上去，那可以当斜面!


[此贴子已经被作者于2011-11-3 22:31:05编辑过]
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t T
发表于 2011-11-03 22:17 |只看该用户

楼梯连面都不是何以称平面？


 


最后给大家一个建议，


1、你们看看高中的物理书上关于力学的分析，


2、再者你们问问高中物理老师，


 


如果你做了这两步，你再来探讨这个问题会更加有意义！


最后，恳请大家去问一下，真的就会明白！


[此贴子已经被作者于2011-11-3 22:26:01编辑过]
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t T
发表于 2011-11-03 23:09 |只看该用户

另外，此问题我已经找专家在问了，浙江省 徐月明 教授，我想他的话应该能说明一些问题。


 


 
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丁丁丁
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t T
发表于 2011-11-04 08:36 |只看该用户

讨论这么激烈,让我感受到了老师们追求科学完美性的精神!很感动,向你们学习了!
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t T
发表于 2011-11-04 08:37 |只看该用户

   从理论上讲，做得功都一样。路程变长了，就能省力。楼梯把路程变长了，所以能省力。关于是不是平面的问题，可以参考螺丝钉，螺丝钉也看不到平面，但已经是公认的斜面了。
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t T
发表于 2011-11-04 09:43 |只看该用户

以下是引用施紫薇在2011-11-4 8:37:00的发言：
从理论上讲，做得功都一样。路程变长了，就能省力。楼梯把路程变长了，所以能省力。关于是不是平面的问题，可以参考螺丝钉，螺丝钉也看不到平面，但已经是公认的斜面了。

请问你什么叫做功？


力乘以力的方向上的距离！  力向上，距离只能算向上的距离，


再思考一下，省力了吗？


[此贴子已经被作者于2011-11-4 9:58:21编辑过]
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t T
发表于 2011-11-04 09:44 |只看该用户

14楼正好说明楼梯不是斜面，因为14楼的用力是斜向上的，而人走路的用力是斜向上吗？请大家思考！
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t T
发表于 2011-11-04 09:53 |只看该用户

楼梯感觉起来是省力了，但是那只是感觉。


试问大家一个问题！


有一个30厘米高的台阶，和一条100米长，落差只有30厘米的斜面，完成这两个高度差做功，你觉得哪个省力？


毫无疑问，人感觉前者省力多了，而从科学的角度分析，应该是后者省力，大家看看这是不是矛盾的。不要把平时的感觉用以科学的论证。


 


还是恳请大家做两件事再来论证!


1.学学高中的物理学分析


2.问问你们区的高中老师，以他们的答案做你的参考，或许你会明白很多！
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流星
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t T
发表于 2011-11-04 11:09 |只看楼主

以下是引用杨君在2011-11-4 9:44:00的发言：
14楼正好说明楼梯不是斜面，因为14楼的用力是斜向上的，而人走路的用力是斜向上吗？请大家思考！

谢谢杨老师的指出，人在楼梯上走，因为不是垂直方向的，所以，人在向上走的过程当中有向上自我重力的提升力，还有一股力是向前的力。
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t T
发表于 2011-11-04 11:21 |只看楼主

按照杨老师的思路，当时我也是这样想的：一个人的重量，如下图



这位老师的重量是70千克


当他跨出右脚到第一个台阶的时候，后面的左脚所支撑的力就小了，而左右脚所承受的重力和是相等的70千克



图三：不同的是随着重心向右脚转移，所用的力逐渐变大，左脚最终离开地面，弹簧秤上的刻度变为零。此时右脚所承受的重力为70千克。


从这个现象看到，在走的过程中是没有省力的。


[此贴子已经被作者于2011-11-4 14:27:43编辑过]
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t T
发表于 2011-11-04 11:52 |只看楼主

对于楼梯是不是省力，已经证据确凿了。吸引我的是，人走从阶梯上走上去，是不是省力。省力怎样省力？不省力又是怎么个情况。从27楼的想法是能说明，在楼梯行进过程中，所需的力是跟自身的体重一样的，也就是不省力。但是，为什么？按14楼这样又省力呢？很想找出一个合理的解释。当时的一想法是这样的，跟大家一起分享下，见笑了：


 



我把跨出去的这只右脚当作向上提升的力。如下图的蓝色箭头。按照这样思考的话，只要右脚所用的达到35千克，就和左脚上的重量相等。而且随着右脚提升的力稍微大于35千克，就不会再大了而且是迅速的减小，因为两只脚达到平衡后，身体向前，中心转向右脚。左脚所承受的重力就减少，承受重力减小了，那么右脚所用的提升的力也相对的减小。右脚的提升力从0牛——稍微大于350——0牛这样的一个过程。




所以认为是人在走阶梯的过程最多使用的力是跟自身体重将近一半可以了。是省力的。


但问题是：把右脚看作提升力，最多达到人体重量的一半就提上去了，但是那些多余的力算什么呢？如：右脚的弹簧秤达到60千克，但此时提升左脚的力，只需要10千克，那多出来的50千克要算什么？现在也没有想明白！


[此贴子已经被作者于2011-11-4 11:53:18编辑过]
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t T
发表于 2011-11-04 11:55 |只看楼主

待续
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t T
发表于 2011-11-04 12:08 |只看该用户

很佩服 流星 老师想出的办法，你应该把两个力相加，你看看每一步阶梯左右脚力量相加是不是你人体的重量。如果是，那就是没有省力，没有省力就不能称为斜面！


 


另外考虑的是你走路不是匀速运动，匀速应该和静止的受力相同，你静止时左右脚相加肯定是你的体重！


[此贴子已经被作者于2011-11-4 12:10:38编辑过]
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