关键概念
生物学
生理学
物理学
机械强度
导言
你有没有想过头发有多结实？当我们谈论头发时，我们通常讨论颜色、长度或质地。但是头发强度呢？如果你看一下一根头发，它看起来像一根非常细的线。事实上，它的平均厚度只有约 0.1 毫米。看起来这么细的线不可能很结实。你认为一根头发能承受多大的重量？在这个活动中，你将测试头发，找出答案。你可能会对结果感到惊讶！
背景
你知道吗，一个普通人的头部大约有 10 万根头发？每根头发都从毛囊中长出来，毛囊是我们皮肤外层中隧道状的结构。你可能已经注意到，在头发的根部，有时质地比头发的其他部分更白更柔软。头发的这一部分通常位于皮肤下方，被称为发球。它是头发的活体部分，负责头发的生长。头发的另一部分，我们看到的从皮肤中长出来的部分，被称为发干。
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发干主要负责我们头发的强度。您可能会惊讶地听到，虽然发干的平均厚度只有 0.1 毫米，但它由三个不同的层组成。头发中心的最内层称为髓质。它几乎是不可见的，非常柔软和脆弱。中间层是最厚的层，称为皮质。它的大部分强度来自一种叫做角蛋白的物质。角蛋白也存在于我们的指甲以及动物的羽毛、蹄和爪中。在这一层中，角蛋白以棒状束排列——与增加额外结构的脂肪并排。皮质还容纳黑色素，黑色素赋予我们头发颜色。发干的最外层称为角质层。这一层由扁平的、重叠的细胞层形成，这些细胞层形成鳞片，类似于鱼鳞，可以加强和保护发干。这三层共同创造了一种非常坚韧的头发纤维。
在这个活动中，您将通过测量一根头发能承受多大的重量来测试它的强度。您甚至不必拔任何头发——您只需使用一个人平均每天脱落的约 100 根头发中的一根即可！
材料
至少一根头发（至少 5 厘米长）。可以从刷子或梳子或其他地方收集。
铅笔
两叠书或两个相同大小的盒子
回形针
胶带
小塑料袋
用作砝码的小物品（例如硬币、弹珠等）
秤
额外的头发——包括来自不同人的头发（可选）
准备
将一根头发的一端牢固地绑在铅笔的中间。如果打结太困难，您可以用胶带将头发粘在铅笔上。
将头发的另一端连接到回形针上（使用结或胶带）。
将回形针钩穿过小塑料袋一侧的顶部。
轻轻拉动两端，测试头发是否能固定在铅笔和袋子上。如果头发松动，请使用更多胶带固定头发。
将两堆书或盒子堆叠到相同的高度——足够高以容纳头发和塑料袋的长度。将书堆或盒子堆并排放置，在它们之间留出足够的间隙，以便铅笔可以平衡地架在书堆或盒子堆上，而袋子可以自由地悬挂在间隙中。
步骤
在开始测试之前，猜测头发能够承受多大的重量。你认为需要多少个硬币或弹珠才能拉断头发？
拿起你的一个砝码（硬币或弹珠），小心地放入塑料袋中。头发断了吗？
如果头发仍然完好无损，轻轻地再向袋子里添加一个硬币或弹珠。当你添加额外的重量时，头发会发生什么变化？
继续向袋子里添加重量。每次添加重量后仔细检查头发。随着重量的增加，头发如何承受？
一旦头发断裂，将塑料袋，包括里面的硬币或弹珠，放在秤上。头发能够承受多大的重量？比你最初预测的多还是少？
额外内容：用来自不同人的头发重复相同的测试。哪种头发最结实？
额外内容：尝试使用两根或更多根并排绑在一起的头发进行测试，而不是使用一根头发。两根头发能承受双倍的重量吗？
额外内容：找出头发质地是否会产生影响。卷发还是直发更能承受重量？
观察和结果
你的头发能承受多大的重量？你的结果让你惊讶吗？虽然一根头发看起来很细很脆弱，但它可以承受高达 100 克的重量。这是因为发干的三层结构，以及构成中间层或发丝皮质的坚韧角蛋白纤维。你估计一个人的所有头发可以承受多少克重量？
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