比萨斜塔为什么会倾斜？带你探究其中的奥秘

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看点 同学们，你们见过下面这幅图上的建筑吗？对！这就是著名的意大利比萨斜塔。比萨斜塔为什么会倾斜不倒呢？

专家们曾为此争论不休。尤其是在14世纪，人们在两种论调中徘徊，比萨斜塔究竟是建造过程中无法预料和避免的地面下沉累积效应的结果，还是建筑师有意而为之？我们一起去一探究竟吧~

学习目标

比萨斜塔

1、认识意大利比萨斜塔、伽利略自由落体，重力知识；

2、学习“斜而不倒”的秘密；

3、锻炼孩子的动手、思考和探究能力。

探究问题

比萨斜塔

1、意大利比萨斜塔为什么能屹立不倒？

2、在生活中，还有哪些斜而不倒的建筑案例？

意大利比萨斜塔修建于1173年，它由著名建筑师那诺·皮萨诺主持修建。它位于罗马式大教堂后面右侧，是比萨城的标志。

学习背景

比萨斜塔

比萨斜塔

比萨斜塔从地基到塔顶高58.36米，从地面到塔顶高55米，钟楼墙体在地面上的宽度是4.09米，在塔顶宽2.48米，总重约14453吨，重心在地基上方22.6米处。圆形地基面积为285平方米，对地面的平均压强为497千帕。倾斜角度3.99度，偏离地基外沿2.5米，顶层突出4.5米。1174年首次发现倾斜。

历史文化--伽利略的自由落体实验

意大利物理学家伽利略，曾在比萨斜塔上做自由落体实验，将两个重量不同的球体从相同的高度同时扔下，结果两个铅球几乎同时落地，由此发现了自由落体定律。

但是，伽利略的两个球体并非像传说中的一样一起落下，即使重力加速度不变，两个球体受到空气阻力影响，是不会一起落下的。

这也就是为什么鹅毛和铅球不会一起降落的原因。由于受到空气阻力，两个球体不能看作自由落体。但是伽利略的实验理论是正确的，在真空中，无论多重的物体，都遵循自由落体定律。

重心原理

重心，是在重力场中，物体处于任何方位时所有各组成支点的重力的合力都通过的那一点。

规则而密度均匀物体的重心就是它的几何中心。不规则物体的重心，可以用悬挂法来确定。物体的重心，不一定在物体上。

比萨斜塔倾斜原因

比萨斜塔之所以会倾斜，是由于它地基下面土层的特殊性造成的。比萨斜塔下有好几层不同材质的土层，各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成，而在深约一米的地方则是地下水层。

这个结论是在对地基土层成份进行观测后得出的。最新的挖掘表明，钟楼建造在了古代的海岸边缘，因此土质在建造时便已经沙化和下沉。

实验视频

比萨斜塔

了解比萨斜塔不倒的原因后，你知道如何将“斜不倒”的现象通过“易拉罐”来代替比萨斜塔吗，跟着视频一起探究“易拉罐”斜而不倒的秘密吧！

视频来源于网络

准备材料

比萨斜塔

易拉罐（满罐）、易拉罐（空罐）、水

制作步骤

比萨斜塔

第一步：将活性炭，沙子，棉花分别倒入瓶中

第一步：向空罐中导入1/3的水

第二步：将装着水的罐子轻轻斜放，松开并观察其现象

科学原理

比萨斜塔

第一步：将活性炭，沙子，棉花分别倒入瓶中

这是一个关于“重心”的实验。易拉罐正常放置在桌面上，它的重心在易拉罐的中间位置。易拉罐同时受到重力和桌面的支持力。重力和支持力平衡，所以易拉罐不会歪倒；

如果我们把它斜放，重心偏离原来位置，重力和支持力不能平衡，易拉罐就会倒向桌面；当我们往易拉罐中加入部分水，水能调节易拉罐的重心位置，使易拉罐受到的重力和支持力处于一条直线上，重力和支持力保持平衡，就不会倒了。

学习拓展

比萨斜塔

1、你能用其他材料代替水，从而使易拉罐依旧可以斜而不倒吗？

2、除了易拉罐，尝试用其他材质的瓶子做此实验。

3、除比萨斜塔，还有类似“斜而不倒”的建筑案例吗？

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原标题：《【在线课堂】比萨斜塔为什么会倾斜？带你探究其中的奥秘！》

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