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如何向孩子解释「为什么石头是硬的」?

2021-11-22亲子

这个问题真的是蛮有趣的~尤其当这个问题是从一个孩子嘴里问出来的时候~这个问题本质上是个物质结构的问题,但是实际上却涉及了晶体学、材料力学等等很多个学科,也因此产生了各位答主的不同回答角度~

首先,我觉得可以引导孩子继续提出一些问题,或者反问孩子一些问题,促使其慢慢接近答案

你为什么觉得石头是硬的呢?孩子可能会回答:因为我拿石头砸玻璃,玻璃碎了

当孩子说石头很硬的时候,一定是有一个对立的事物很软,或许他指的是石头和玻璃作对比,那么 这个问题本质上就是为什么不同材质的东西有的硬有的不硬? 那么可以看 @寒枫春晓 的回答~

或者,我觉得另一位答主阿七的比喻更适合给孩子讲,只不过如果孩子不了解原子分子离子的话,可以先不跟孩子说这些,就先告诉孩子任何物体都可以一直细分下去,找到组成这种物质的基本单元,这些基本单元就像一个一个小朋友,他们手着拉手连在一起,组成了整个物体,但是 有的材料(比如玻璃)是比较虚弱的小朋友组成的 ,轻轻一推,他们拉着的手就分开了,而 有些材料(比如石头)则是由强壮的小朋友很用力地拉在一起的 ,使劲推他们,他们也很难撒开手,那么当后者去砸或者去划前者的时候,自然而然前者会被破坏,而后者几乎毫发无损~

可以接着孩子的回答继续问,那玻璃难道不硬嘛?比如拿碎玻璃很容易就能把土块捣个稀碎,但是为什么拿土块去砸玻璃,也很有可能把玻璃砸碎呢?

这样问题就又转变了,这甚至能演化出来很多个问题~

比如扔土块使劲砸或者不使劲砸,可能使劲的时候玻璃才能碎,而不使劲的时候玻璃并不会碎~那么这就是动量或者说冲量的问题了,一个人跑起来撞人和原地不动直接撞人,力度是完全不一样的~

比如扔土块砸玻璃板可以砸碎,但是拿土块砸玻璃瓶却很难,这是因为不同形状对力的分散能力(准确说一些形状容易应力集中,而一些可以把应力分散开)存在区别~

比如为什么玻璃板就会很容易碎,而拿一个土块再怎么去砸一个石板(哪怕是一样大小一样尺寸),也不太可能砸碎,这就涉及了「脆」这个概念~以及与脆对应的「韧」的概念~

还可以继续问,为什么一些砂石也是聚成一大块,看起来和一些岩石似乎一样,但是用手一掰就碎成渣,而岩石却根本掰不动?

这个问题也就转变成了 晶界对力学性能的影响 ~看起来都是强壮的小朋友互相拉手在一起,但是一个学校的小朋友方阵所有的小朋友都互相拉着手,而另一个学校的小朋友方阵却是每个班级内部拉着手,各个班级之间却没有什么连接,一冲撞,后一个学校的小朋友方阵就会散成一个班一个班的小方阵,而很难维持整体的样子了。

还可以继续问,石头一直都是硬的吗?是怎么变硬的呢?

这大概可以通过 @地星引力 的回答一探究竟,如果能去地质博物馆的话,或许更容易理解 「石头」的演变过程 ,顺便安利一下我昨天无意之间发现的数字科技馆,里面有国内各大科技馆的所有展厅的照片,也支持VR,对于没有条件去现场的小朋友来说,非常友好~

甚至还可以继续展开,比如当我们讨论以卵击石的时候,石头是硬的,但是讨论水滴石穿的时候,石头似乎又变成软的了?但是明明 @地星引力 的回答里已经告诉我们了,水变成冰的过程是变硬了,但是冰似乎又没有石头硬,那好像转了一个圈,水又比石头硬了?

这样这个问题也就变成了化学问题~可以和孩子聊聊溶解的问题~

其实,无论从哪个角度,无论怎么延伸,我觉得在给小学生和学龄前孩子(甚至是中学生)讲这些东西的时候,告诉他一个尽量准确的答案固然重要,但带着他去探索知识的过程,培养他的好奇心和科学素养,锻炼他的逻辑思维能力,这些还是要更重要一些。