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如何向孩子解釋「為什麽石頭是硬的」?

2021-11-22親子

這個問題真的是蠻有趣的~尤其當這個問題是從一個孩子嘴裏問出來的時候~這個問題本質上是個物質結構的問題,但是實際上卻涉及了晶體學、材料力學等等很多個學科,也因此產生了各位答主的不同回答角度~

首先,我覺得可以引導孩子繼續提出一些問題,或者反問孩子一些問題,促使其慢慢接近答案

你為什麽覺得石頭是硬的呢?孩子可能會回答:因為我拿石頭砸玻璃,玻璃碎了

當孩子說石頭很硬的時候,一定是有一個對立的事物很軟,或許他指的是石頭和玻璃作對比,那麽 這個問題本質上就是為什麽不同材質的東西有的硬有的不硬? 那麽可以看 @寒楓春曉 的回答~

或者,我覺得另一位答主阿七的比喻更適合給孩子講,只不過如果孩子不了解原子分子離子的話,可以先不跟孩子說這些,就先告訴孩子任何物體都可以一直細分下去,找到組成這種物質的基本單元,這些基本單元就像一個一個小朋友,他們手著拉手連在一起,組成了整個物體,但是 有的材料(比如玻璃)是比較虛弱的小朋友組成的 ,輕輕一推,他們拉著的手就分開了,而 有些材料(比如石頭)則是由強壯的小朋友很用力地拉在一起的 ,使勁推他們,他們也很難撒開手,那麽當後者去砸或者去劃前者的時候,自然而然前者會被破壞,而後者幾乎毫發無失真~

可以接著孩子的回答繼續問,那玻璃難道不硬嘛?比如拿碎玻璃很容易就能把土塊搗個稀碎,但是為什麽拿土塊去砸玻璃,也很有可能把玻璃砸碎呢?

這樣問題就又轉變了,這甚至能演化出來很多個問題~

比如扔土塊使勁砸或者不使勁砸,可能使勁的時候玻璃才能碎,而不使勁的時候玻璃並不會碎~那麽這就是動量或者說沖量的問題了,一個人跑起來撞人和原地不動直接撞人,力度是完全不一樣的~

比如扔土塊砸玻璃板可以砸碎,但是拿土塊砸玻璃瓶卻很難,這是因為不同形狀對力的分散能力(準確說一些形狀容易應力集中,而一些可以把應力分散開)存在區別~

比如為什麽玻璃板就會很容易碎,而拿一個土塊再怎麽去砸一個石板(哪怕是一樣大小一樣尺寸),也不太可能砸碎,這就涉及了「脆」這個概念~以及與脆對應的「韌」的概念~

還可以繼續問,為什麽一些砂石也是聚成一大塊,看起來和一些巖石似乎一樣,但是用手一掰就碎成渣,而巖石卻根本掰不動?

這個問題也就轉變成了 晶界對力學效能的影響 ~看起來都是強壯的小朋友互相拉手在一起,但是一個學校的小朋友方陣所有的小朋友都互相拉著手,而另一個學校的小朋友方陣卻是每個班級內部拉著手,各個班級之間卻沒有什麽連線,一沖撞,後一個學校的小朋友方陣就會散成一個班一個班的小方陣,而很難維持整體的樣子了。

還可以繼續問,石頭一直都是硬的嗎?是怎麽變硬的呢?

這大概可以透過 @地星重力 的回答一探究竟,如果能去地質博物館的話,或許更容易理解 「石頭」的演變過程 ,順便安利一下我昨天無意之間發現的數位科技館,裏面有國內各大科技館的所有展廳的照片,也支持VR,對於沒有條件去現場的小朋友來說,非常友好~

甚至還可以繼續展開,比如當我們討論以卵擊石的時候,石頭是硬的,但是討論水滴石穿的時候,石頭似乎又變成軟的了?但是明明 @地星重力 的回答裏已經告訴我們了,水變成冰的過程是變硬了,但是冰似乎又沒有石頭硬,那好像轉了一個圈,水又比石頭硬了?

這樣這個問題也就變成了化學問題~可以和孩子聊聊溶解的問題~

其實,無論從哪個角度,無論怎麽延伸,我覺得在給小學生和學齡前孩子(甚至是中學生)講這些東西的時候,告訴他一個盡量準確的答案固然重要,但帶著他去探索知識的過程,培養他的好奇心和科學素養,鍛煉他的邏輯思維能力,這些還是要更重要一些。