主要概念
斜坡
角度
力
重力
摩擦力
介绍
你有没有看过滑坡的视频？滑坡是强大的地质事件，它们突然发生，并在不稳定的山丘、斜坡和悬崖边造成破坏。在美国，每年滑坡都会对建筑物和财产造成巨大损害，并改变周围的栖息地。在这个科学活动中，你将使用一个写字板和硬币来模拟滑坡，并研究摩擦力和一个山坡的倾斜角度如何影响潜在的滑坡。
背景
滑坡是指重力导致岩石、土壤、人工填料或三者的组合沿斜坡向下移动的任何地质过程。有几种因素可以触发滑坡，包括岩石的缓慢风化以及土壤侵蚀、地震和火山活动。
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所有滑坡的一个主要共同力是它们都受重力推动。我们通常认为重力是将物体垂直向下拉，例如当你垂直向下扔球时。但在斜坡上，重力会稍微复杂一些。任何力（例如重力）都有大小和方向。在斜坡上，重力效应可以分解为平行于斜坡的分力（将物体向下拉动）和垂直于斜坡的分力（将物体拉向斜坡表面）。当斜坡的角度增加（使其更陡峭）时，重力的平行分力增大，垂直分力减小，从而克服了向下的运动阻力。这种阻力被称为摩擦力，它取决于重力的垂直分力，以及斜坡和物体的表面。当平行分力大于垂直分力时，物体将沿着斜坡向下滑动。换句话说，从水平面开始的临界最大斜坡——称为静止角，即物体保持静止的最大角度——已被超越。
材料
透明胶带
八个硬币
硬写字板
纸巾
尺子（可选）
准备工作
取一段比四个并排排列的硬币长度稍长的胶带（大约三英寸半长），并将两个硬币放在胶带上，使硬币并排接触。
将一个硬币放在胶带上的每个硬币上，这样您就有两个硬币堆，每个堆中有两个硬币。然后将胶带纵向完全缠绕在硬币上，使其固定到位，仍然堆叠并排。胶带应该在顶部稍微重叠。
用其他四个硬币重复此操作，这样您就制作了两个像这样的用胶带粘好的硬币堆。
剪下一条比硬币堆长度稍长，宽度与硬币相同的纸巾。（换句话说，纸巾条应该大约两到两英寸半长，并且几乎一英寸宽。）
拿起其中一个用胶带粘好的硬币堆，确保粗糙、外露的胶带边缘在顶部（光滑面在底部）。然后，使用两小块胶带，将纸巾条纵向粘在硬币堆上，使纸巾条的两端弯曲到顶部并粘在那里。不要在底部贴任何胶带，底部应该完全只被纸巾条覆盖。
步骤
将写字板放在平坦的表面上。将一张纸巾夹在写字板上。（如果您从纸巾上剪下一条用于包裹硬币，请将该空间放在写字板的底部。）
将您制作的两个硬币堆放在写字板上，使它们都接触到顶部的夹子。它们应该纵向接触夹子，但不互相接触。
确保两个硬币堆的粗糙胶带边缘都朝上，并且硬币堆的纸巾条或光滑的胶带面朝下，接触写字板。每个硬币堆的底部感觉如何？一个比另一个光滑得多吗？
抓住写字板夹子，缓慢而稳步地抬起写字板的末端。（确保另一侧保持向下，接触平坦的表面。）当您增加角度时，哪个硬币堆先从写字板上滑下？当其中一个硬币堆开始向下滑动时，停止倾斜写字板。
重复此过程至少九次，总共进行 10 次试验。每次都要确保从写字板平放在平坦的表面上，并且两个硬币堆都并排靠在夹子上开始。还要确保每次都缓慢抬起写字板。在每次试验中，哪个硬币堆先从写字板上滑下？您的结果是否相当一致？
如果一个硬币堆通常先从写字板上滑下，您认为为什么会发生这种情况？您认为为什么两个不同的硬币堆的静止角（物体从斜坡上滑下的角度）可能不同？您认为您的结果可能与摩擦力有什么关系？
额外：您可以重复此活动，但使用量角器来量化您的结果。不同的硬币堆开始从斜坡上滑下的确切角度是多少？它们的静止角究竟如何比较？
额外：再次尝试此活动，但这次尝试制作不同大小的硬币堆（使用更多或更少的硬币）并比较它们的静止角。硬币堆的大小如何影响其沿斜坡滑下的方式？
额外：拿起一些其他小物体，尝试重复此活动。例如，您可以用乐高积木制作不同的物体。您会得到类似的结果吗？您认为在确定物体是在较低还是较陡的倾斜度下首先滑动时，哪些因素最重要？
观察和结果
当您缓慢抬起写字板，增加斜坡的角度时，仅用胶带粘住的硬币堆通常是否先开始从写字板上滑下来？
大多数情况下，仅用胶带覆盖（而不是用纸巾条覆盖）的硬币堆应该在另一个硬币堆之前开始从写字板上滑下，因为写字板被夹子抬起。例如，在 10 次试验中，仅用胶带粘住的硬币堆可能在所有试验中都在纸巾包裹的硬币堆之前开始滑动。斜坡上向下运动的阻力称为摩擦力，它取决于垂直于斜坡的重力分力，以及物体和斜坡本身的表面。由于两个纸巾覆盖的表面相互摩擦之间的摩擦力大于纸巾覆盖的表面和胶带覆盖的表面之间的摩擦力，因此带有纸巾条的硬币堆具有更大的摩擦力或运动阻力。与仅用胶带粘住的硬币堆相比，更大的摩擦力应该使纸巾覆盖的硬币堆具有更大的静止角。
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