科學的啟迪

素 文

2009年9月的一天，沈陽市和平區(qū)鐵路五校的同學們興高采烈地迎來了沈陽市科協(xié)的科普大篷車，車中神奇的展品將深奧的科學道理告訴了同學們，學生們在動手、動腦的觀摩實踐中學到了科學知識?！肮鈮猴L車”、“雅各布天梯”、“無弦琴”、“氣流音樂轉盤”……這些聽起來趣味橫生的名字，個個都是“寶”，它們是運用物理學、光學原理做成的，也是科普大篷車車載的展品。您想了解它們嗎?那么就帶您走進科普大篷車。

“勾股定理”也叫畢達哥拉斯定理，它的數學表達式為a²+b²=c²。這個展品的玩法是，學生轉動展品中的圓盤，讓大方框向下，正好裝滿兩個小方框的沙量，觀察兩個小方框的沙量與大方框容積之間的關系，通過沙子的流動觀察圓盤中矩形框之間的體積關系。展品能夠讓學生了解直角三角形三條邊之間的平方關系，了解勾股定理的非數學證明方法。讓學生更加明了在直角三角形中，短直角邊為“勾”，長直角邊為“股”，斜邊為“弦”，a為勾，b為股，c為弦。這里用“邊一邊的平方(面積)一體積(沙量)”的方法更加直觀地證實了勾股定理。

錐體上滾展品要演示的原理是在重力的作用下，物體都有降低重心的運動趨勢，錐體不可能自動上滾。這個展品的玩法是，學生將展品中錐體移至軌道的低處，松開手，觀察椎體滾動的情況。用手測量一下就知道了，錐體在軌道低端時其最低點距臺面的高度比其位于軌道高端時最低點距臺面的高度要大。即錐體從軌道低端向軌道高端滾動的同時，實際上降低了自己的重心。通過展品的演示讓學生明白任何物體在重力場中，受到重力的作用，都會有降低重心的趨勢。仔細觀察，學生就會發(fā)現(xiàn)錐體在低端，與軌道的接觸點是錐體最粗的部分；而在高端，與軌道的接觸點是錐體最細的部分，由于軌道的張角恰好適合錐體的錐度，因此就產生了錐體“上滾”的效果。

流體的機械能守恒定律既伯努利定理，這就是展品聽話的小球要演示的原理。這個展品的玩法是，學生按下展品中的啟動鈕，把一只泡沫球放在上噴口的氣流中，泡沫球就會在半空中懸浮。這是由于噴流有一定的速度，致使周圍大氣的壓力高于噴流，并因此使周圍大氣從四周涌向中心，從四周流入的氣流對球體形成一個環(huán)形的護圍，于是球體在噴流的托舉和四周涌入氣流圍護的雙重作用下而懸浮在空中。若把球放在下噴口中，則噴出的氣流非但不能把球吹走，反而把吸在喇叭形噴口之中。當球體靠近噴口時，由于噴流從球體上向下噴出，根據伯努利定理可知，球體上方的壓力將低于下方的大氣壓力，由于兩者之間的壓差大于球體的重量，球體就被壓在(托舉在)噴口下方不被吹離。

雙曲狹縫展品演示的原理是，與兩定點的距離之差等于定量的點的軌跡是雙曲線。它的方程式是x²／a²-y²／b²=1。這個展品的玩法是，學生可以緩慢地轉動展品中的直棒，看“剛直不阿”的直棒如何從彎曲的槽中通過的。通過操作可以領會直線轉動時會在空中劃出一種被稱為雙曲面的立體圓形，從雙曲面的頂端到底部沿彎曲的邊緣劃出的線稱為雙曲線，立板上所刻的曲線就是雙曲線。而且也正好與直棒所劃出的雙曲面相符，因此直棒才能巧妙地穿過它。通過觀察雙曲面的形成以及轉動直桿穿過彎曲的雙曲線隧道的神奇現(xiàn)象，學生加深理解了幾何學中點、線、面的內在聯(lián)系，品味到了數學中的無盡奧妙。

猜生肖展品要演示的原理是：采用二進制編碼電路，對輸入的信號進行判斷，然后通過指示燈顯示結果。這個展品的玩法是，在展臺上有四張表格，每張表內列有若干生肖。若沒有您的姓氏，按下對應的按鍵，最后按下右側的確認鍵，會顯示出您的生肖(相應的燈亮)。其實這是一種計算游戲。這里的四張表分別代表二進位數的四個數位，二進位數只用0或1表示。將生肖編上號再換算成二進位數，若代表某生肖的二進位數中有幾個數位是1，則將該姓放入相應表中。這樣當您按下邊鍵時，便確定了您的生肖的二進制代碼，這樣就可“猜出”您的生肖。

科普大篷車中共包含25件聲、光、電教具與展品，涉及的內容包括電學、光學、力學、數學、生命科學、天文學、多媒體、新材料等?？破沾笈褴囀羌萍拣^展覽教育、科普畫廊宣傳教育、科教圖書、影像的傳播教育為一體，以科學性、知識性、趣味性、參與洼和實用性為出發(fā)點，把科技館搬到了田間地頭、鄉(xiāng)村集鎮(zhèn)、中小學。這座流動的科技館在一定程度上彌補了我國科技場館等科普設施空間分布不均的缺陷，增加了公眾獲得科技知識和信息的機會。