探秘实验室第十期：玩转摩擦力，把物理知识“穿”在脚上

11月26日，由泉州市科协主办、市科技馆与晋江市科协承办的第十场“探秘实验室”活动，在三六一度（中国）创新研发中心如期开展。活动中，泉州市培元中学高一（6）班师生以运动鞋为探究核心，在研发中心、专业测试场和企业展厅之间穿梭，用项目式学习完成了一场融合高中物理课标知识、多元实验、产品设计与市场运营的跨界实践，践行“学以致用”的新课程理念。

三六一度（中国）创新研发中心作为国家级工业设计中心，涵盖运动装备人因工效学研究中心、功能性运动装备研发中心、鞋技术中心、服技术中心及物理化学检测中心等五大核心部门，配备人体运动学测量与分析系统、足底应力分析系统、三维足型扫描仪等先进研发设备，并拥有强力机、静电衰减测试仪等检测仪器，可在恒温恒湿实验室中完成鞋子的多项精密测试。这些高端的设备为这场实践提供了硬核支撑。

从图纸到脚上：

科技与市场的“双向奔赴”

步入展厅，各种款式的鞋子让同学们目不暇接。从搭载碳纤维板、专为专业运动员定制的竞速跑鞋，到采用轻量化材质、贴合日常出行需求的通勤休闲鞋，从配备防滑大底、适配复杂地形的户外越野鞋，再到色彩明快、兼顾舒适与颜值的校园百搭款运动鞋，各类产品按功能场景清晰分区，科技感与设计感扑面而来。

“一双鞋是如何从图纸走到你们脚上的？”讲解员的提问开启了探索之旅。她详细拆解了运动鞋的全生命周期：研发团队先结合不同运动的发力特点与人体工学原理敲定设计方案，接着经过选材、打样、多轮测试反复打磨，随后进入生产流水线批量制造，最终通过线下门店上架陈列、线上网店精准推荐、直播带货实时互动等多元渠道，精准触达每一位消费者。

泉州市培元中学的王婕涵同学告诉记者，此前，同学们已在物理课上学习了摩擦力知识，并调研了市场产品。但当走进企业，见证抽象的理论与鲜活的市场的连接，特别是联名款的销售策略，让不少同学还是纷纷感慨，原来一款产品的诞生，是科技与市场的“双向奔赴”。

鞋底“藏”着科学：

摩擦力的微观战场

在研发区，研创中心高级经理谢博士以常见的篮球鞋为例，引导学生近距离观察鞋底花纹与运动场景的深度关联。“你们知道篮球鞋纹路为什么多是波浪形吗？因为篮球运动员需要多方向急停变向。”谢博士告诉同学们，影响鞋底摩擦力的因素主要有外底材质、纹路形态和硬度等核心指标，比如橡胶材质的基础摩擦系数高于EVA材质，折线纹的整体防滑效果会比纵纹更均衡。

“摩擦力是越大越好吗？”面对同学的疑问，谢博士笑着说，“并非如此，鞋底摩擦力的设计要‘因地制宜’。”他进一步解释，跑鞋、健步鞋以单方向移动为主，因此纹路多为横向沟槽，既能保证前后移动时的纵向摩擦力，又能减少迈步时的阻力；而越野鞋则会采用更深、更粗的块状纹路，像“小爪子”一样牢牢抓住砂石、泥泞路面，防止打滑。

“就像我们穿的鞋子，雨天要选鞋底纹路深的，不然容易在积水路面滑倒；晴天穿浅纹鞋就足够，还更轻便。”泉州市培元中学物理老师陈苇娜适时介入，用生活中常见的场景作比喻，将复杂的物理原理转化为易懂的常识，帮助学生强化摩擦力等核心概念，让工程实践与课本知识精准链接、相互印证。

测试场“验”真理：

亲手揭开防滑的秘密

“我们会根据不同场地的特点设计测试方案。”研创中心高级经理潘博士指着篮球场上的测试装置介绍。在篮球鞋的测试中，除了检测水平方向的摩擦力外，还会通过三维测力台同步采集运动员急停、起跳时地面产生的三维反作用力。

一旁的高速数字摄像机，它的最高采样率可达300000帧／秒，相当于将1秒拉长到3．5小时慢放。潘博士告诉同学们，通过它可以清晰地观察到人体在进行高冲击运动时，肌肉的震动情况以及鞋底和鞋面结构的变化情况。

随后，同学们分成6个小组，开启了实验环节。每组先挑选不同类型的鞋子，再选取模拟水泥地、木地板、塑胶跑道的测试面，用电子测力计匀速拖动鞋子，测出滑动摩擦力。一旁的“放大版”实验设备格外吸睛，不少同学踊跃体验：设备通过增加杠铃片达到真人体重，借助绞盘调节牵引速度，模拟步行或跑步等不同状态，从而评估整鞋的防滑性能。

杨伟桢同学一边记录数据，一边和组员讨论：“知道了影响滑动摩擦力的因素，就能根据需求调整设计，比如想增强防滑性，就可以选橡胶材质、加深纹路。”在他看来，从展厅的原理讲解到实验室的亲手操作，原本抽象的物理知识变得鲜活可感，真正做到了学以致用。

“这样的沉浸式学习，推动学生从‘被动接受’向‘主动设计’转变，有效激发了探究热情。”泉州市培元中学物理老师颜少芬告诉记者，学校将延续活动成果，组织学生开展鞋底设计创意实践，让大家结合实验数据，完成一款防滑跑鞋的设计方案，再通过3D打印技术将设计变为实物，真正把物理知识“穿”在脚上。她希望同学们能明白，摩擦力不是学习的终点，而是一把钥匙，能打开更多科学探索的大门，让大家在求知路上走得更远、更稳。