在我們的日常生活中，總有一些稀松平常的事件正在發(fā)生，比如：人的頭發(fā)總是垂直往下生長，高處的東西最終會落到地面上，江河瀑布的水流總是奔騰著往低處流淌……在這些中，最為出名的當屬牛頓和蘋果的故事了。

據(jù)說，為了躲避瘟疫而回到老家的牛頓，在某一個下午，坐在莊園的一棵蘋果樹下思考關于地球引力的問題。就在這時，一顆成熟的蘋果剛好從果樹上掉落下來，砸中了牛頓的腦袋。這一小插曲，非但沒有打斷牛頓的思考，反而激發(fā)了他的思維。他想：蘋果為什么偏偏墜向了地面？如果地球和蘋果是互相吸引的，那么行星繞恒星運轉，也是互相吸引的？蘋果落向地面的力和使行星保持在它的軌道上的力是否有關呢？

就這樣，牛頓在前人的工作基礎上，將表面看似互不聯(lián)系的力學知識關聯(lián)起來。而今天，我們又將站在牛頓的肩膀上，一起探尋“力”的秘密。

萬有引力

在物理學發(fā)展的長河中，牛頓的名字一定是閃閃發(fā)光的存在，他提出的牛頓三大定律和萬有引力定律奠定了整個現(xiàn)代物理學的基礎。

來到天津科學技術館探索發(fā)現(xiàn)展區(qū)，就有這樣一件以“萬有引力”命名的展品。

參觀者轉動展品下方的手柄，展品內部就會釋放一枚小球出來。仔細觀察小球的運動軌跡，就可以探尋到宇宙行星的運動軌跡和規(guī)律，了解牛頓是如何在德國科學家開普勒建立的行星運動三定律上推演出萬有引力定律的。

實驗檔案

實驗名稱：萬有引力

實驗原理：萬有引力是由于物體具有質量而在物體之間產(chǎn)生的一種相互作用，自然界中任何兩個物體都是相互吸引的。展品中小球所受的重力模擬的是太陽系的萬有引力，小球的運動軌跡是一個橢圓形，這正是開普勒第一定律：每一行星沿各自的橢圓軌道環(huán)繞太陽，而太陽則處在橢圓的一個焦點上。

實驗結果：在小球運動的過程中，由于受到重力和摩擦力的作用，小球滾動的軌跡越來越小，滾動速度卻越來越快，但它的軌跡形狀始終都是橢圓形的，最終小球會落入中心的洞里。

一頭扎進“實驗”中

趣聊科學家之牛頓

牛頓在老家躲避瘟疫的日子，從來沒有一天中斷過學習和研究。除了蘋果樹上的蘋果，鄉(xiāng)下孩子們遠遠拋出去的石頭，從頭上用力轉過卻不灑落的牛奶都是他的觀察對象。

他從身邊小事出發(fā)，逐步推演至浩瀚的宇宙太空、周行不息的行星，廢寢忘食地計算和驗證著這些龐然大物之間力的相互作用。

有次，牛頓的位朋友來探望他。到了就餐的時間，這位朋友等了牛頓好久，也不見他離開實驗室。肚子餓到“咕咕”直叫的朋友實在是忍受不了饑餓的折磨，獨自把桌上的烤雞吃了。又等了好會兒，依日不見牛頓的身影，只好獨自離開。朋友走后，牛頓的實驗終于告一段落，埋頭實驗的時候不覺得餓，此時牛頓才發(fā)現(xiàn)他早已饑腸轆轆了，他連忙招呼助理起去吃飯，誰曾想剛好看到了朋友吃剩下的雞骨頭，牛頓哈哈一笑，對助手說：“我還以為自己沒吃飯呢，原來早就已經(jīng)吃過了呀！”

正是因為牛頓這種不懈努力、執(zhí)著探索的精神，才成就了他輝煌卓越的一生。

自由落體運動的真相

告別牛頓和他的萬有引力定律，你已經(jīng)可以運用科學思維來思考身邊無處不在的“重力”事件了。那么，現(xiàn)在請進階的你思考這樣一個問題：不同的物體之間，下落的速度是否相同呢？一一早在古希臘時期，哲學家亞里士多德就提出物體下落的速度是由物體本身的重量決定的，物體越重，下落得越快；反之，則下落得越慢。受當時亞里士多德的名聲和地位的影響，人們對他的這個結論深信不疑。

直到意大利的物理學家伽利略挺身而出，推翻了當時被奉為真理的亞里士多德的學說，并提出了自由落體定律：落體運動是勻加速的，通?？吹讲煌矬w下落之所以有快有慢，并不是物體重量不同，而是由于空氣阻力。

羽毛和小球

來到河南省科學技術館探索發(fā)現(xiàn)展廳，有一陣由透明管、轉盤、羽毛和小球等物品組合而成的展品。

固定在轉盤上的兩個透明管內裝有相同的羽毛和小球，只不過一個管中充滿了空氣，另一個則是真空狀態(tài)。

按下啟動按鈕，轉盤轉動180度，觀察兩個管中小球和羽毛下落的軌跡，來徹底地打破你的固有認知吧。

實驗檔案

實驗名稱：下落一樣快嗎

實驗原理：影響落體運動快慢的因素在于空氣阻力。沒有空氣阻力，只在重力作用下，質量不同的物體下落快慢相同。我們把物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，稱為自由落體運動?？諝夤苤幸虼嬖诳諝庾枇?，空氣阻力對羽毛下落的影響大于對小球下落的影響，因此空氣管中小球先落地；真空管中，羽毛和小球都只受到重力的作用，且都從靜止狀態(tài)開始下落，下落的加速度又都是重力的加速度，因此真空管中二者幾乎同時落地。

實驗結果：羽毛和小球自由下落時，有空氣的管內小球先落地，而真空管內小球和羽毛幾乎同時落地。

事實勝于一切

趣聊科學家之伽利略

相傳，伽利略曾在萬眾矚目下，登上意大利的著名景點比薩斜塔，將兩個重量不同的鐵球自塔頂扔下，結果兩球同時著地。這個著名的自由落體實驗將伽利略的名字和比薩斜塔緊緊綁在了一起。

雖然關于比薩斜塔實驗的真實性存在爭議，但在比薩大學的課堂上，伽利略確實曾一只手拿著一塊磚，另一只手拿著用水泥砌在一起的兩塊磚，對著茫然的學生們說了這樣一句話：“各位同學，經(jīng)過我長時間的測量和計算，我得出了一個結論，亞里士多德的觀點是錯誤的?！?/p>

他的話音剛落，課堂頓時像進了水的油鍋，炸開了花。

在學生們的質疑聲中，伽利略爬上桌子，把磚頭舉到齊眉的高度，松開了手?！芭椤钡囊宦?，兩塊磚落在地板上。他大聲問道：“質量大的下落得快嗎？”學生們搖了搖頭，兩塊磚是同時落地的。

伽利略再次拋下磚頭，“砰”的一聲，他又問道：“質量大的下落得快嗎？”學生們默默地搖頭。

于是，在學生們的目瞪口呆中，伽利略再次斬釘截鐵地宣布亞里士多德的觀點是錯誤的。

搬上月球的實驗

在地球上，因為空氣阻力的存在，實驗結果總會存在一定誤差。為了驗證伽利略自由落體實驗的準確性，1971年，美國“阿波羅15號”宇航員大衛(wèi)·斯科特還帶著一根羽毛和一把錘子登上了月球。在真空的環(huán)境下，他向全世界的人們直播了同時拋下這兩樣東西。結果證實，羽毛和錘子確實是同時落下的。斯科特事后說道：“這證明伽利略先生是正確的。”

神奇的重心

雙腿站立時雖然平穩(wěn)，但時間久了就會酸痛，這時如果抬起一條腿，你會覺得身體晃晃悠悠，腳下要不住地調整才能站穩(wěn)身體。而這個現(xiàn)象就與我們常說的重心有關。

物體各部分所受重力合力的作用點，叫作重心。任何物體都有重心，而且只有一個重心，其位置與物體的形狀、質量分布有關。

保持平衡是個技術活

繼續(xù)深入探索發(fā)現(xiàn)展廳，有件由一根吊掛的拐杖和一個帶有可移動配重的豎桿組成的展品。

參觀者可以上下調節(jié)配重，感受配重高低對于保持豎桿豎直的難度差異；也可以嘗試如何用一根手指頂穩(wěn)豎桿，讓豎桿保持豎直狀態(tài)；還可以用手指在拐杖上移動，尋找合適的支撐點，使其保持平衡。

實驗檔案

實驗名稱：尋找平衡點

實驗原理：通過與展品互動，可以了解到重心所在的位置對其的平衡起到了至關重要的作用。重心越高，物體越不容易保持平衡；重心越低，物體越容易保持平衡。

不會摔倒的自行車

了解了重心相關的知識，就可以來體驗驚險刺激的高空自行車項目了。

想到平時騎自行車時，一不小心傾斜車身就會隨之傾倒的場景，是不是頓時覺得騎車在鋼絲上行駛簡直是不可思議的行為？但這輛空中自行車可是有一個能保持平穩(wěn)騎行、絕不會傾斜摔倒的秘密武器。

實驗檔案

實驗名稱：高空自行車

實驗原理：自行車下方的配重穩(wěn)定裝置，使配重、人、車形成了一個整體，這個整體的重心處在支點下方，穩(wěn)定度就會提升。因此高空自行車在鋼絲上行駛時，并不會向兩側歪斜甚至摔倒。

其實在我們的生活中也有不少巧妙利用重心的事例。就比如搬運貨物時，將重物放在最下面，依次壘落更穩(wěn)定，搬運更輕松、安全。還有我們把玩的不倒翁，下重上輕，底部大而圓滑，降低了重心，穩(wěn)定性就高了，自然也就不會倒下。觀察仔細，找找你身邊重心的妙用吧！