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“運動旋律”主題展區(qū)設置聽話的小球、錐體上滾、哪個滾得快、看不見的力、鏗鏘鑼鼓、小球旅行記6個展品。通過對流體運動、重心運動、轉動慣量、磁力作用、機械傳動等規(guī)律的生動展示,體驗運動之美,探索現(xiàn)象背后所蘊含的科學規(guī)律。展品由豎直管道和與它相聯(lián)的水平U型管、一個質量很輕的小球和風機組成。按下按鈕,啟動風機,就會看到沿氣流運動的小球到U型管上端口時很“聽話”的改變了豎直向上的運動方向,進入水平管道。為什么小球會如此聽話呢?
根據(jù)伯努利原理:流體流速越大,壓強越小;流速越小,壓強越大。風機啟動時,豎直向上的氣流將管內小球托起,并沿氣流中心向上運動。豎直的氣流使得U型管內產生負壓,下端口壓強最小,當小球運動到U行管上端口時,在負壓的作用下,很“聽話”的改變豎直向上的運動方向,被吸入水平管道并向下端口處運動。在日常生活中,飛機上天的升力作用、足球運動中的香蕉球、乒乓球運動中的回旋球等都是伯努利原理的應用。伯努利原理的發(fā)現(xiàn),對人類認識流體的特征和規(guī)律具有十分重要的意義。
展品由一個雙錐體和傾斜軌道組成。將錐體放在軌道低端時,會驚奇的發(fā)現(xiàn)錐體竟然沿著軌道向上滾去。這其中的奧秘是什么呢?仔細觀察,你會發(fā)現(xiàn)錐體上滾只是表面現(xiàn)象,實際上在錐體上滾過程中,它的重心卻是由高到低變化的。傾斜軌道兩邊呈八字排列,一端低一端高,在低端,軌道間的距離小,支點靠近錐體的中心,錐體重心高,而在高端軌道間的距離大,支點靠近錐體外緣,錐體重心低。所以當把錐體放在軌道低端時,它會沿著軌道向上滾動,這就是錐體上滾的奧秘所在。物體在重力場中受到重力的作用,總會按照降低重心求穩(wěn)定的規(guī)律進行運動。“降低重心求穩(wěn)定”的規(guī)律在汽車、航空等領域都有廣泛的應用。
展品由操作桿,兩條長度和傾斜角度相同的軌道,兩個大小相同質量相等、但質量分布不同的圓形轉輪組成。首先將兩個轉輪分別放置在兩條軌道的高端,接著撥動操作桿,使兩個轉輪同時向下滾。猜猜看,哪個轉輪滾得快?仔細觀察你會發(fā)現(xiàn),質量分布靠近轉軸中心的轉輪滾得快。這是為什么呢?原因就在于兩個轉輪的質量分布不同,其轉動慣量大小也不相同。物體的質量分布越靠近轉軸中心,轉動慣量越小,轉動狀態(tài)越容易改變。因此,兩個轉輪從靜止沿軌道下滾的過程中,轉動慣量小的轉輪比轉動慣量大的轉輪滾得快。轉動慣量在科學實驗、工程技術、航天、電力、機械、儀表等工業(yè)領
展品由轉輪組、操作手輪及人物模型組成。這些轉輪并沒有接觸,為什么轉動手輪時,轉輪頂端的人物模型會翩翩起舞呢?
仔細觀察就會發(fā)現(xiàn),奧秘就在于每個轉輪周邊都安裝有小型磁鐵,當轉動手輪時,第一個轉輪開始轉動,由于磁鐵同性相斥、異性相吸的特性,使得不同轉輪的相鄰磁鐵間相互吸引或排斥,在磁力的作用下,轉輪逐個轉動起來,安裝在頂端的人物模型也隨著轉輪的轉動翩翩起舞。生活中磁力的應用無處不在,大到磁懸浮列車、電磁起重機,小到電磁爐、自動空氣開關。它在無形中為我們創(chuàng)造美好生活。
展品由齒輪、鏈條、皮帶等幾種機構以及鑼鼓、鑼鼓錘和操作手輪組成。轉動手輪,經過多種傳動機構敲響鑼鼓。是哪些機構起了作用呢?仔細觀察你會發(fā)現(xiàn),手輪帶動軸銷齒輪機構、鏈條機構、曲柄機構、傘齒機構、皮帶機構、凸輪機構的逐級傳動(錄為了轉動),最終敲響了鑼和鼓。機械傳動在生活中隨處可見,如機械鐘表、自行車、汽車變速箱等都是利用了多種機械傳動機構。展品由10余種機械結構、軌道、小球以及操作手輪和手柄組成。
利用手輪或手柄驅動各種機械結構,完成運送小球的任務。小球是怎樣實現(xiàn)前進、越障、上升、下降的?在此過程中哪些機構幫助了我們?轉動手輪或移動手柄,讓小球經過滑輪機構、棘齒機構、不平衡機構、行波機構、鏈條機構、曲柄滑塊機構、螺旋機構等,最終又回到起點。生產生活中的復雜機械設備都是由杠桿、滑輪、輪軸、鏈條等簡單的機械結構組合起來的。這些機構的合理使用,為我們的生產生活帶來了便利。
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