“无敌快球”

西达

你有没有听到春天“咚咚”的脚步声？嗯，我的意思是，你生活的地方有没有春回大地，万物复苏呢？天气回暖，正是在户外探索的好时候。今天，我们就把实验室“搬到”户外，这个实验需要你把小伙伴邀请来一起完成！

做一做

说是实验，其实这次动手活动更像是一个游戏——“谁在滚动比赛中的速度更快？” 看，主题听起来多么有趣！并且，在实验开始之前，你还可以跟小伙伴们打个赌，猜猜谁的速度会是最快的，再用实验结果来验证一下。说了这么多，肯定有人等不及了，就让我们快开始吧！

实验用品：

1. 一个实心球。比如，铅球、高尔夫球，甚至普通的玻璃弹球都可以。注意，它们必须是实心的，像乒乓球那样的空心球可不行哦。

2. 一个圆盘。比如，象棋子、圆形杯垫。

3. 一个圆环。比如，呼啦圈、轮胎。

实验地點：

户外，找一处有明显坡度的斜坡。

实验步骤：

三个人分别选择不同种类的一个物品。三个人在斜坡上并排站好，将三个物体置于同一水平线。三个人同时松手，使三个物体一同向下滚。猜一猜哪一个会最先到达终点，再看看结果，你猜中了吗？

大轮胎和小玻璃弹球相比，谁滚动的速度更快？呼啦圈和象棋子相比，结局又是如何？如果你们顺利完成了实验，那么结果显而易见。无论你是否猜中，在比赛中获胜的一定是实心球。这是为什么呢？

想一想

不论物体有多重，个头有多大，从滚动速度来看，实心球要比圆盘快，而圆盘又比圆环快。我们知道，所有物体都有一个重心，形状规则、均匀的物体，重心就是它的几何中心。我们在实验中用到的物体，重心都是它们的几何中心，但这三种物体的质量分布却大不相同。实心球的质量极紧密地分布在重心周围；圆盘的质量则只是均匀地分布在穿过重心的一个面上；圆环的质量也是分布在穿过重心的一个面上，但质量全部集中在远离重心的外围。

在这里要给大家介绍一个概念——转动惯量。转动惯量可以理解为，一个物体对于旋转运动的惯性。也就是说，我们选的三个物体，从静止到旋转，转动惯量小的物体，更容易改变原来的静止状态，转动的速度就越大；反之，转动惯量大的物体，更不容易改变原来的静止状态，转动的速度就越小。

那么这三个物体的转动惯量如何比较呢？原来，质量分布越是靠近重心，转动惯量越小。这回你明白了吧！实心球的质量紧密地分布在重心周围，它的转动惯量最小，滚动的速度最快；圆环的质量分布离重心最远，它的转动惯量最大，滚动的速度最慢。

试一试

今天讲了很多知识，但更多的是需要我们动手尝试。想想看，你想做怎样的尝试呢？比如，两个物体一组，同样是实心球或者圆环，如果直径不同，会有什么样的结果呢？小玻璃弹球和高尔夫球，哪个转得更快？轮胎和呼啦圈，哪个转得更快？还可以有怎样的组合呢？通过这些尝试，你又有哪些发现呢？

从花样滑冰运动员的旋转中，我们也可以看出同样的原理。他们的旋转从张开双臂开始，随着旋转，双臂逐渐向身体靠近，这样质量也在向重心靠近，使得转动惯量不断减小，所以身体旋转的速度也在不断加快。