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問題的提出

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

　　爬山虎為什么能爬墻而不掉下來呢?帶著這個問題，我對爬山虎進(jìn)行了仔細(xì)觀察，并作了拉力的測定和吸附作用的實(shí)驗(yàn)。

　　2實(shí)驗(yàn)方法

　　用統(tǒng)計分析法和均值法。

　　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)絲觸附著墻的時候，每根細(xì)絲的頂端變成了一個個小圓片，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不同部位，各量出一米長的莖干，測算了“觸角”的數(shù)量。四次測量的結(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

　　22個

　　23個

　　27個

　　24.3個

　　上面的數(shù)據(jù)告訴我們，平均每一米長的爬山虎莖干就有近25個吸附在墻上的“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?請看下面的拉力測定：方法是任意確定四個測點(diǎn)，每個測點(diǎn)用絲線拴好一只“觸角”，再用刀片將它與莖部切割開，用彈簧秤勾住線環(huán)，慢慢地均衡地向外拉。四個點(diǎn)測定的結(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

　　從上述的測定可知，每個“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“觸角”計算，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，總是力圖繞過塑料板粘在水泥墻上，到底爬山虎是靠什么“認(rèn)識”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，立志揭開這個奧秘。

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