2025年高考“爬山虎”爬墻的物理趣談

　　[趣味物理]“爬山虎”爬墻的物理趣談

　　1問(wèn)題的提出

　　爬山虎是一種莖干細(xì)長(zhǎng)，攀附生長(zhǎng)的藤木植物，每當(dāng)春暖花開(kāi)之際，爬山虎的枝條開(kāi)始返青。不幾天，茂密的莖葉爬滿(mǎn)墻頭，一眼望去，真是美極了!

　　爬山虎為什么能爬墻而不掉下來(lái)呢?帶著這個(gè)問(wèn)題，我對(duì)爬山虎進(jìn)行了仔細(xì)觀察，并作了拉力的測(cè)定和吸附作用的實(shí)驗(yàn)。

　　2實(shí)驗(yàn)方法

　　用統(tǒng)計(jì)分析法和均值法。

　　3觀察、實(shí)驗(yàn)

　　觀察中發(fā)現(xiàn)，在爬山虎的葉腋中能伸出五根枝狀的細(xì)絲，每根細(xì)絲都像蝸牛的觸角，當(dāng)這些細(xì)絲觸附著墻的時(shí)候，每根細(xì)絲的頂端變成了一個(gè)個(gè)小圓片，能牢牢地粘附在墻上，那么一株爬山虎有多少這樣的“觸角”呢?我在爬山虎莖干的四個(gè)不同部位，各量出一米長(zhǎng)的莖干，測(cè)算了“觸角”的數(shù)量。四次測(cè)量的結(jié)果是：

　　次數(shù)

　　第一次

　　第二次

　　第三次

　　第四次

　　平均值

　　觸角數(shù)目

　　25個(gè)

　　22個(gè)

　　23個(gè)

　　27個(gè)

　　24.3個(gè)

　　上面的數(shù)據(jù)告訴我們，平均每一米長(zhǎng)的爬山虎莖干就有近25個(gè)吸附在墻上的“觸角”，爬山虎就是靠這眾多的“觸角”把茂密的枝葉牢牢地攀附在高墻上的。

　　爬山虎這么多的“觸角”，究竟能承受多大的拉力呢?請(qǐng)看下面的拉力測(cè)定：方法是任意確定四個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)用絲線拴好一只“觸角”，再用刀片將它與莖部切割開(kāi)，用彈簧秤勾住線環(huán)，慢慢地均衡地向外拉。四個(gè)點(diǎn)測(cè)定的結(jié)果是：

　　次數(shù)

　　第一處

　　第二處

　　第三處

　　第四處

　　平均值

　　承受拉力

　　1.3N

　　1.4N

　　1.2N

　　1.1N

　　1.25N

　　從上述的測(cè)定可知，每個(gè)“觸角”平均承受的拉力高達(dá)1.25N，如果用水泥做成直徑為2毫米(比“觸角”的小圓片大4倍)的小圓片粘貼在水泥墻上，它的附著力居然還不到1.2N呢!再根據(jù)每一米莖干有24.3個(gè)“觸角”計(jì)算，可推算出每米爬山虎莖干能承受的拉力在30N左右。

　　4實(shí)驗(yàn)分析

　　為什么爬山虎能承受如此強(qiáng)的拉力呢?我又查閱了許多有關(guān)爬山虎的資料，隨后了解到：原來(lái)爬山虎分泌出一種偏酸性的粘液，它是靠化學(xué)的力量與石灰結(jié)合，相互粘合在墻上的。

　　爬山虎分泌出的偏酸性粘液，能與石灰結(jié)合，能不能與其他的物質(zhì)相粘合呢?

　　于是我找來(lái)了塊紅、綠、黃三色的塑料薄板，貼在將要攀附墻壁的嫩“觸角”上，看看它們是否與塑料板相互粘合，連續(xù)觀察了三天，有趣地發(fā)現(xiàn)“觸角”似乎不愿意與塑料板粘合，總是力圖繞過(guò)塑料板粘在水泥墻上，到底爬山虎是靠什么“認(rèn)識(shí)”水泥墻和塑料板，還不清楚，我一定要努力學(xué)習(xí)，繼續(xù)研究，立志揭開(kāi)這個(gè)奧秘。

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