氣球落在釘板上不會破是真的嗎？

河北省涉縣鹿頭中學(xué) 李樹兵

中央電視臺財經(jīng)頻道有一檔節(jié)目《是真的嗎？》，其中一期節(jié)目中給出的問題是：把氣球灌滿水，從高處自由落在釘板上不會破，是真的嗎？我馬上把這個視頻轉(zhuǎn)給我的物理興趣小組同學(xué)，同學(xué)們展開了激烈討論。到底會破嗎？這其中有什么道理呢？

【問題分析】一組同學(xué)認為會破，因為平常生活中一個氣球別說灌上水從高處落下，就是稍微挨一下尖銳的東西都會破；另一組同學(xué)認為不會破，因為物理課本上講過，壓力的作用效果取決于兩個方面：力的大小和受力面積，如果釘板上的釘子足夠多，就相當(dāng)于增大了受力面積。

【設(shè)計實驗】采用控制變量法做三組實驗：實驗一：用多個相同的氣球灌相同質(zhì)量的水，從同一高度落在不同的釘板上，觀察實驗現(xiàn)象；實驗二：用多個不同的氣球灌相同質(zhì)量的水，從相同高度落在釘子數(shù)目均為150 的釘板上，觀察實驗現(xiàn)象；實驗三：用多個相同的氣球，從不同的高度分別落在相同的釘板上，觀察實驗現(xiàn)象。

【材料準(zhǔn)備】取邊長為20 cm 的正方形木板4 塊，分別標(biāo)記為A、B、C、D，在A 木板上釘10 顆釘子，B 木板上釘50 顆釘子，C 木板上釘100 顆釘子，D 木板上釘150 顆釘子；取質(zhì)量不同的氣球若干。

【實驗記錄及結(jié)論】實驗一記錄：

實驗結(jié)論：在其他條件相同時，釘子數(shù)目越多，氣球越不容易破?？梢姡?dāng)釘子達到一定數(shù)量后，氣球從一定高度落在上面是不會破的。

實驗二記錄：

實驗結(jié)論：氣球破與不破還與氣球的質(zhì)量有一定關(guān)系。

實驗三記錄：

實驗結(jié)論：在其他條件相同時，氣球落下的高度越高，越容易破。

【實驗解釋】綜上所述，氣球破與不破主要跟釘板上的釘子數(shù)目有關(guān)。釘子數(shù)目越多，接觸面積越大，在壓力相同的情況下，壓強越小，氣球越不容易破。但在釘子數(shù)量及其他條件相同時，氣球破與不破還與氣球本身的耐壓程度有關(guān)。

【拓展遷移】河北是雜技的故鄉(xiāng)，雜技表演除了演員具有高超的技藝外，實際上在一些節(jié)目中也運用了壓強與受力面積和壓力的關(guān)系，如上刀山、胸口碎大石、踩釘板等。還有在電視劇《長征》中，過草地泥潭時大家爬著過，也是通過增大受力面積來減小壓強的。