主要概念
斜坡
角度
力
重力
摩擦力
介紹
你有沒有看過滑坡的影片？滑坡是強大的地質事件，它們突然發生，並在不穩定的山丘、斜坡和懸崖邊造成破壞。在美國，每年滑坡都會對建築物和財產造成巨大損害，並改變周圍的棲息地。在這個科學活動中，你將使用一個寫字板和硬幣來模擬滑坡，並研究摩擦力和一個山坡的傾斜角度如何影響潛在的滑坡。
背景
滑坡是指重力導致岩石、土壤、人工填料或三者的組合沿斜坡向下移動的任何地質過程。有幾種因素可以觸發滑坡，包括岩石的緩慢風化以及土壤侵蝕、地震和火山活動。
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所有滑坡的一個主要共同力是它們都受重力推動。我們通常認為重力是將物體垂直向下拉，例如當你垂直向下扔球時。但在斜坡上，重力會稍微複雜一些。任何力（例如重力）都有大小和方向。在斜坡上，重力效應可以分解為平行於斜坡的分力（將物體向下拉動）和垂直於斜坡的分力（將物體拉向斜坡表面）。當斜坡的角度增加（使其更陡峭）時，重力的平行分力增大，垂直分力減小，從而克服了向下的運動阻力。這種阻力被稱為摩擦力，它取決於重力的垂直分力，以及斜坡和物體的表面。當平行分力大於垂直分力時，物體將沿著斜坡向下滑動。換句話說，從水平面開始的臨界最大斜坡——稱為靜止角，即物體保持靜止的最大角度——已被超越。
材料
透明膠帶
八個硬幣
硬寫字板
紙巾
尺子（可選）
準備工作
取一段比四個並排排列的硬幣長度稍長的膠帶（大約三英寸半長），並將兩個硬幣放在膠帶上，使硬幣並排接觸。
將一個硬幣放在膠帶上的每個硬幣上，這樣您就有兩個硬幣堆，每個堆中有兩個硬幣。然後將膠帶縱向完全纏繞在硬幣上，使其固定到位，仍然堆疊並排。膠帶應該在頂部稍微重疊。
用其他四個硬幣重複此操作，這樣您就製作了兩個像這樣的用膠帶粘好的硬幣堆。
剪下一條比硬幣堆長度稍長，寬度與硬幣相同的紙巾。（換句話說，紙巾條應該大約兩到兩英寸半長，並且幾乎一英寸寬。）
拿起其中一個用膠帶粘好的硬幣堆，確保粗糙、外露的膠帶邊緣在頂部（光滑面在底部）。然後，使用兩小塊膠帶，將紙巾條縱向粘在硬幣堆上，使紙巾條的兩端彎曲到頂部並粘在那裡。不要在底部貼任何膠帶，底部應該完全只被紙巾條覆蓋。
步驟
將寫字板放在平坦的表面上。將一張紙巾夾在寫字板上。（如果您從紙巾上剪下一條用於包裹硬幣，請將該空間放在寫字板的底部。）
將您製作的兩個硬幣堆放在寫字板上，使它們都接觸到頂部的夾子。它們應該縱向接觸夾子，但不互相接觸。
確保兩個硬幣堆的粗糙膠帶邊緣都朝上，並且硬幣堆的紙巾條或光滑的膠帶面朝下，接觸寫字板。每個硬幣堆的底部感覺如何？一個比另一個光滑得多嗎？
抓住寫字板夾子，緩慢而穩步地抬起寫字板的末端。（確保另一側保持向下，接觸平坦的表面。）當您增加角度時，哪個硬幣堆先從寫字板上滑下？當其中一個硬幣堆開始向下滑動時，停止傾斜寫字板。
重複此過程至少九次，總共進行 10 次試驗。每次都要確保從寫字板平放在平坦的表面上，並且兩個硬幣堆都並排靠在夾子上開始。還要確保每次都緩慢抬起寫字板。在每次試驗中，哪個硬幣堆先從寫字板上滑下？您的結果是否相當一致？
如果一個硬幣堆通常先從寫字板上滑下，您認為為什麼會發生這種情況？您認為為什麼兩個不同的硬幣堆的靜止角（物體從斜坡上滑下的角度）可能不同？您認為您的結果可能與摩擦力有什麼關係？
額外：您可以重複此活動，但使用量角器來量化您的結果。不同的硬幣堆開始從斜坡上滑下的確切角度是多少？它們的靜止角究竟如何比較？
額外：再次嘗試此活動，但這次嘗試製作不同大小的硬幣堆（使用更多或更少的硬幣）並比較它們的靜止角。硬幣堆的大小如何影響其沿斜坡滑下的方式？
額外：拿起一些其他小物體，嘗試重複此活動。例如，您可以用樂高積木製作不同的物體。您會得到類似的結果嗎？您認為在確定物體是在較低還是較陡的傾斜度下首先滑動時，哪些因素最重要？
觀察和結果
當您緩慢抬起寫字板，增加斜坡的角度時，僅用膠帶粘住的硬幣堆通常是否先開始從寫字板上滑下來？
大多數情況下，僅用膠帶覆蓋（而不是用紙巾條覆蓋）的硬幣堆應該在另一個硬幣堆之前開始從寫字板上滑下，因為寫字板被夾子抬起。例如，在 10 次試驗中，僅用膠帶粘住的硬幣堆可能在所有試驗中都在紙巾包裹的硬幣堆之前開始滑動。斜坡上向下運動的阻力稱為摩擦力，它取決於垂直於斜坡的重力分力，以及物體和斜坡本身的表面。由於兩個紙巾覆蓋的表面相互摩擦之間的摩擦力大於紙巾覆蓋的表面和膠帶覆蓋的表面之間的摩擦力，因此帶有紙巾條的硬幣堆具有更大的摩擦力或運動阻力。與僅用膠帶粘住的硬幣堆相比，更大的摩擦力應該使紙巾覆蓋的硬幣堆具有更大的靜止角。
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