笔者近日在网络上学习了黄恕伯老先生解读人教版新教材的培训报告，对其中紧密联系生活实际的“强力吸盘挂钩”试题产生了浓厚的兴趣，就到网上查阅了新教材和新教参对该题的详细介绍和分析，经过深入研究之后，逐渐诞生了一些有趣的想法。
[教材原题]超市中有一种“强力吸盘挂钩”如图1所示。图2是它的工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（图 2甲），吸盘中的空气被挤出一部分。然后要把锁扣扳下（图 2乙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出。在拉起吸盘的同时，锁扣对盘盖施加压力，致使盘盖以很大的压力压住吸盘。为什么锁扣扳下后，盘盖对吸盘会产生很大的压力？
[教参分析]先将吸盘紧压在墙壁上，使吸盘中的气体排出一部分。扳下锁扣，吸盘被向外拉出，吸盘内的气体体积变大，压强减小。松手后，吸盘内部压强小于外界大气压强，这样，盘盖就会对吸盘的边缘产生很大的压力，使吸盘边缘紧贴墙面，防止空气渗入吸盘内部。黄恕伯老先生对该题的精彩解读激起了笔者强烈的探究欲望，进一步研究新教材试题和新教参解析发现，试题和教参只是重点分析了“锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出时，盘盖会对吸盘会产生很大的压力”的问题，而对“吸盘挂钩为什么能承载很大的拉力”这一问题没有涉及。其实，吸盘挂钩的工作原理可以拆分成两个问题，第一个问题是吸盘挂钩为什么能够持久，第二个问题是吸盘挂钩为什么能承载很大的拉力。
笔者分析 笔者在几何画板软件中从新绘制了示意图，为了简化问题，方便讨论，可以假设吸盘与墙壁之间已经排净空气，并四周密合，吸盘与墙壁之间的锥形空腔处于真空状态。以吸盘挂钩为整体进行研究，可以得知系统受到的向右的压力为大气压强与吸盘横截面积的乘积，这个压力巨大的，压力大小是确定的，这个压力不随盘盖对吸盘的压力的改变而改变。在这个巨大压力下，吸盘挂钩能承载的最大拉力也是非常巨大的。由于吸盘向外拉伸，原来平板状的吸盘被拉伸成圆锥面，吸盘中央对吸盘四周每一个微元都施加一个拉力，这个拉力的一个分量水平向左，另一个分量指向吸盘中央，因此吸盘四周整体受到吸盘中央部分施加的拉力水平向左。在这个拉力作用下，导致吸盘与盘盖之间的压力随着吸盘向外拉出量的增大而增大。值得提醒的是，盘盖对吸盘的压力变化并不会影响吸盘与墙壁之间的压力。既然向外拉伸吸盘的中央并不能改变吸盘与墙壁的压力，为什么能够防止空气向吸盘内渗透呢？其实，盘盖紧压吸盘虽然没有改变吸盘与墙壁之间的压力，但是改变了压力的分布，这是因为盘盖四周与吸盘之间的接触面积非常小，因此导致吸盘与墙壁接触的对应部分的压强非常巨大，远远大于没有盘盖时吸盘与墙壁间的压强，能够更加有效地防止空气向吸盘内渗透。根据前述分析，结合笔者使用吸盘挂钩的亲身经历，笔者建议参考教学参考用书的对应部分可以做如下优化：先将吸盘紧压在墙壁上，排净吸盘中的气体。扳下锁扣，吸盘被向外拉出，吸盘与墙壁之间形成真空，吸盘受到很大的压力；由于吸盘柔软，且吸盘通过连杆与盘盖相连，盘盖就会对吸盘的边缘产生很大的压力；由于盘盖四周与吸盘之间的接触面积非常小，因此吸盘与墙壁接触的对应部分的压强非常大，能有效地防止空气向吸盘内渗透。
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