借助紙張完成高空吊人，燒腦的STEAM賽題，腦洞能開這麼大！
小C君有話說
昨晚，《全能腦力王——STEAM青少年電視公開賽》在炫動卡通衛視首播！首播的8所學校40位青少年以自己強大的STEAM能力征服觀眾與五位評委，讓我們看到中國青少年不僅會“死記硬背”也會“玩”科學！你有沒有按時收看激烈燒腦的初賽首播？
首播八所學校分別是：
上海市第二工業大學附屬龔路學校
徐匯區教師進修學院附屬實驗中學
上海市民辦嘉一聯合中學
上海市建平中學西校
上海市田家炳中學
楊浦區少科站
上海市第三女子初級中學
上海市莘城學校
經過一系列緊張的計算和試驗，最終試驗環節上海市第二工業大學附屬龔路學校的飛泓隊、楊浦區少科站的陽光隊、上海市第三女子初級中學的N.I.C.E. GIRL等三支隊伍的15名參賽者順利晉級複賽。
對於親歷戰場的小C君來說，留在腦海裡的只有現場彌漫的硝煙和讓吃瓜群眾難以彌補腦洞的賽題。不信？小C君現在就帶你看看現場出現的那些“最燒腦的STEAM賽題”！
測試紙張摩擦力
作為結合了Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Art（藝術）、Mathematics（數學）多學科融合的STEAM賽題從來都以“科學燒腦”著稱。初賽前來自上海各中學的96支隊伍三分之一代表隊選中了這一題目：挑選一種紙張裝訂的書頁，
➤命題：靜摩擦力研究與應用
➤引子：黃頁拔河
➤任務
千鈞一紙——選擇合適的紙張，使用最少的頁數一一對插，成功懸人。
在提供的兩種紙張材料中，每隊通過測試，選取一種紙張，進行一頁一頁對插。通過紙頁間產生的靜摩擦力，以最少的一一對插頁數成功懸吊起插頁紙張下方總重量為75kg的人和物。以在空中雙腳離地騰空保持平衡靜止10秒，且書本不從掛鉤上撕裂掉落為成功。
每隊在操作間60分鐘內，完成測試、選紙和對插。每隊在主賽場比賽時有兩次機會，第二次僅可在第一次的頁數總量上進行減少，
➤規則
測試時黃頁一端為一名標準配重至55kg的隊員，其他由配重物件完成總共75kg的配重；
所有人通過威亞裝置懸掛在黃頁下方；
每隊僅可選擇一種紙，不可兩種紙混合；
每隊選中紙張後，可在提供的兩本100張紙本中完成紙本對插（單本對插使用不滿100張的，可在兩側留出多餘紙頁，也可拿下或撕去,請每隊自行決定）；
如需增加紙頁，僅可在提供的同種紙（總60頁）中選取需要的張數自行增加；
頁碼不可打亂，需按順序排列，增加紙頁也需按頁碼順序排列，故操作時請務必仔細，一旦發生打亂次序插頁，均視為作弊行為，將取消比賽成績
對插紙張計數，每本以對插的最後一張紙的頁碼減去對插起始紙張頁碼的差再加上1，為該紙本對插使用張數，【例如，起始紙張頁碼為30，最後一張紙頁碼為70，則該紙本對插使用張數為70-30+1=41張】，兩本各自對插張數的和為總對插張數。
每隊均有兩次機會，第二次可在第一次的對插張數上做減法（不可增加），兩次取成功負重所用的最少總張數為最終成績；如第一次失敗，則失去第二次比賽機會，即任務失敗,無比賽成績。
實驗計分：
總張數=兩本紙本對插張數總和
➤相關資料
A4紙：5g/張，90kg人+3kg威亞裝置，73頁×2本掉落
禮品紙：4g/張，90kg人+3kg威亞裝置，90頁×2本掉落
牛皮紙：6g/張，90kg人+3kg威亞裝置，60頁×2本掉落
萊泥紙：7g/張，90kg人+3kg威亞裝置，100張×2本掉落
毛邊紙：2.5g/張，90kg人+3kg威亞裝置，120張×2本掉落
實驗現象背後原理
中學物理告訴我們，一個物體開始滑動時受到的摩擦力(或叫牽引力) 等於壓力乘以摩擦係數。可由一個簡單的公式描述：T =μN，其中N 是正壓力，μ是摩擦係數。
摩擦係數依賴於物體表面的粗糙程度，對於實驗提供的紙張的粗糙程度是差不多的。摩擦係數還依賴於物體的接觸面積，紙張交叉增大了接觸面積，這有些幫助，但是還不夠。
《物理學評論快報》 的一篇文章讓我們看到摩擦力被放大的秘密所在（點擊【閱讀原文】瞭解《物理學評論快報》相關文章）
拿一個像彈簧秤一樣的測量裝置，你可以進一步測量紙張在不同的情況下的牽引力。
對插方式的紙張是平行的，把兩本書的書頁交叉疊放以後，交疊的部分當然還是平行的，但是，在交疊區和每本書的書脊之間，書頁必然有一部分是傾斜的，書頁的拉力也就會在交疊區產生垂直於交疊面的分量，這個分量就是產生摩擦力所需要的壓力。
圖（b）幫助我們理解導致摩擦力放大的機理：由圖（b）可以看到第n 頁紙與平行紙張間的夾角為θn，A 處的牽引力Tn給了B 處一個垂直於紙面的力Tn tanθn。這就造成了一個自放大的抗牽引力摩擦阻力，拉力越大，摩擦阻力就會越大。
當然這裡也需要中學生瞭解到tanθn隨著θn的變大而變大的基本性質，具體函數圖像可以使用卡西歐圖形計算器繪製（如下圖）。所以這個實驗的關鍵之一就是插緊紙張，讓θ角度最大化。
▲CASIO 圖形計算器截圖
總的牽引力等於局域牽引力的總和。通過不同頁數實驗我們就可以估算出用最少的紙張數量吊起75公斤重的隊員。
怎麼樣？初賽第一題夠有趣且燒腦嗎？
如果是你能順利完成賽題嗎？
燒腦賽題當然遠遠遠遠遠不止於此
更多比賽題型解析小C君將在後續文章中為大家科普
歡迎繼續關注【卡西歐計算器】微信公眾號
讓我們在為獲勝隊伍送上祝賀同時
也感謝其他參賽隊伍，共同為我們帶來如此精彩的賽事
賽事播出時間
炫動卡通衛視
8月3日起每晚21:30
哈哈少兒頻道
8月12日起每週六，周日下午14:00
本賽事由賽事指定輔助計算工具
卡西歐圖形計算器全程助力
3D圖表、G-solve、探索特徵
卡西歐計算器，不止於計算
與學生一起探索和學習身邊的科學
全市480名青少年參賽
96所學校，36個隊伍晉級複賽
哪些隊伍能從強者如雲的“戰國時代”
晉級到更為激烈的“三國殺”？
讓我們一起拭目以待！
僅可在提供的同種紙（總60頁）中選取需要的張數自行增加；頁碼不可打亂，需按順序排列，增加紙頁也需按頁碼順序排列，故操作時請務必仔細，一旦發生打亂次序插頁，均視為作弊行為，將取消比賽成績
對插紙張計數，每本以對插的最後一張紙的頁碼減去對插起始紙張頁碼的差再加上1，為該紙本對插使用張數，【例如，起始紙張頁碼為30，最後一張紙頁碼為70，則該紙本對插使用張數為70-30+1=41張】，兩本各自對插張數的和為總對插張數。
每隊均有兩次機會，第二次可在第一次的對插張數上做減法（不可增加），兩次取成功負重所用的最少總張數為最終成績；如第一次失敗，則失去第二次比賽機會，即任務失敗,無比賽成績。
實驗計分：
總張數=兩本紙本對插張數總和
➤相關資料
A4紙：5g/張，90kg人+3kg威亞裝置，73頁×2本掉落
禮品紙：4g/張，90kg人+3kg威亞裝置，90頁×2本掉落
牛皮紙：6g/張，90kg人+3kg威亞裝置，60頁×2本掉落
萊泥紙：7g/張，90kg人+3kg威亞裝置，100張×2本掉落
毛邊紙：2.5g/張，90kg人+3kg威亞裝置，120張×2本掉落
實驗現象背後原理
中學物理告訴我們，一個物體開始滑動時受到的摩擦力(或叫牽引力) 等於壓力乘以摩擦係數。可由一個簡單的公式描述：T =μN，其中N 是正壓力，μ是摩擦係數。
摩擦係數依賴於物體表面的粗糙程度，對於實驗提供的紙張的粗糙程度是差不多的。摩擦係數還依賴於物體的接觸面積，紙張交叉增大了接觸面積，這有些幫助，但是還不夠。
《物理學評論快報》 的一篇文章讓我們看到摩擦力被放大的秘密所在（點擊【閱讀原文】瞭解《物理學評論快報》相關文章）
拿一個像彈簧秤一樣的測量裝置，你可以進一步測量紙張在不同的情況下的牽引力。
對插方式的紙張是平行的，把兩本書的書頁交叉疊放以後，交疊的部分當然還是平行的，但是，在交疊區和每本書的書脊之間，書頁必然有一部分是傾斜的，書頁的拉力也就會在交疊區產生垂直於交疊面的分量，這個分量就是產生摩擦力所需要的壓力。
圖（b）幫助我們理解導致摩擦力放大的機理：由圖（b）可以看到第n 頁紙與平行紙張間的夾角為θn，A 處的牽引力Tn給了B 處一個垂直於紙面的力Tn tanθn。這就造成了一個自放大的抗牽引力摩擦阻力，拉力越大，摩擦阻力就會越大。
當然這裡也需要中學生瞭解到tanθn隨著θn的變大而變大的基本性質，具體函數圖像可以使用卡西歐圖形計算器繪製（如下圖）。所以這個實驗的關鍵之一就是插緊紙張，讓θ角度最大化。
▲CASIO 圖形計算器截圖
總的牽引力等於局域牽引力的總和。通過不同頁數實驗我們就可以估算出用最少的紙張數量吊起75公斤重的隊員。
怎麼樣？初賽第一題夠有趣且燒腦嗎？
如果是你能順利完成賽題嗎？
燒腦賽題當然遠遠遠遠遠不止於此
更多比賽題型解析小C君將在後續文章中為大家科普
歡迎繼續關注【卡西歐計算器】微信公眾號
讓我們在為獲勝隊伍送上祝賀同時
也感謝其他參賽隊伍，共同為我們帶來如此精彩的賽事
賽事播出時間
炫動卡通衛視
8月3日起每晚21:30
哈哈少兒頻道
8月12日起每週六，周日下午14:00
本賽事由賽事指定輔助計算工具
卡西歐圖形計算器全程助力
3D圖表、G-solve、探索特徵
卡西歐計算器，不止於計算
與學生一起探索和學習身邊的科學
全市480名青少年參賽
96所學校，36個隊伍晉級複賽
哪些隊伍能從強者如雲的“戰國時代”
晉級到更為激烈的“三國殺”？
讓我們一起拭目以待！