百米過線是頭還是腿-百米賽跑過線

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文 | 魔力科學小實驗，本文為原創，歡迎關注及轉載分享。

磁鐵與電池就像是物理實驗界的黃金搭檔與夢幻組合，由此能做出許多磁與電的奇妙實驗。比如，奶爸就曾用一節電池和幾枚磁鐵做成了世界上最簡易的電動機。今天，我又要對磁鐵及電池下手了，不過這次的實驗對象是一支普通的鉛筆。鉛筆粘上電池及磁鐵，竟然飛快地轉了起來！為了揭開其中的奧秘，咱們用一個小實驗加以探究。

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實驗所需材料

砝碼、磁鐵、五號電池、玻璃瓶、鉛筆、木片

實驗操作步驟

1.將圓柱磁鐵粘接在鉛筆頂部。（鉛筆的另一頭削尖）

2.將3節五號電池負極粘在靠近筆尖一端，正極朝外，角度大致相等。

3.木片一端上下兩面用磁鐵對吸。

4.木片壓在瓶口，磁鐵下方放一面鏡子，鉛筆的筆尖立于鏡面，保持垂直。

4.輕輕轉動鉛筆后松開手。

現象及原理分析

通過上面的實驗我們發現：輕輕轉動立于鏡面的鉛筆，鉛筆與電池同時旋轉，松開手后，鉛筆依舊在鏡面上以較快速度穩穩地旋轉。只要不加干預，轉動就能維持較長時間。

鉛筆陀螺

為什么會出現這種神奇的現象呢？原來，磁鐵吸引鉛筆使之直立，筆尖立在光滑的鏡面上，有效減小了摩擦，而粘在鉛筆上的3節電池增加了鉛筆的質量，起到了配重塊的作用，且由于3節電池夾角大致相等，提升了系統的穩定性。轉動鉛筆后，由于慣性，鉛筆在鏡面上保持較長時間的旋轉。

通過下圖可以清楚地看到磁鐵、鉛筆、電池與鏡面相互制約及相互作用的關系。

再嘮5毛錢的科普

該實驗的核心機制在于慣性與質量的關系。

在物理學上，慣性是物體抵抗其運動狀態被改變的性質。物體保持靜止狀態或勻速直線運動狀態的性質，稱為慣性。換言之，慣性是物體保持運動狀態不變的一種屬性。無論是固體、液體或氣體，無論物體是運動還是靜止，都具有慣性。

簡單一句話：一切物體都具有慣性，慣性是物體的固有屬性。

既是如此，今天的實驗為何偏要在鉛筆上粘上幾節電池呢？這涉及到慣性與質量的關系。

慣性的大小只與物體的質量有關，因此質量是對物體慣性的量度。質量大的物體運動狀態相對來說難以改變，也就是慣性大；質量小的物體運動狀態相對易于改變，也就是慣性小。（質量大慣性大，質量小慣性小）

增加了電池的鉛筆質量增大了，慣性也隨之增大，在沒有外力干預的情況下，旋轉的時間會更久。

舉個最簡單的例子：下坡道路上，行駛著的重型貨車比小轎車更難以剎停，就是這個道理。

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此外，緊急剎車時，人會往前傾；扔出手的紙飛機繼續飛行；出膛后繼續前進；停電后，風扇不會立即停止轉動；百米賽跑過線后不會立即停止奔跑……諸如此類現象，都是慣性的體現。

在地球表面，慣性時常會被摩擦力、空氣阻力等效應所掩蔽，從而使物體的移動速度變得越來越慢，通常最后變成靜止狀態。在今天的實驗里，假如忽略摩擦力和空氣阻力，鉛筆將一直保持運動。

但，這可能嗎？

腦洞時間

利用今天實驗所學，開動腦筋想一想：汽車行駛速度越快，慣性是否越大？歡迎留言區探討，咱們下期見！

實驗注意事項

本次實驗用到干電池，使用完后請妥善處置。兒童請在成人監護下操作實驗，并確保安全。

往期精彩實驗回顧：

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