小玩具中的科學(xué)大道理

伊芙

不停喝水的飲水鳥

放杯水在飲水鳥的跟前，并把它的喙（huì）按在水里潤濕一下。幾分鐘后，站直的飲水鳥居然又緩緩低頭，反復(fù)“喝”水，仿佛變成了一只活的小鳥。

飲水鳥其實(shí)是一臺設(shè)計(jì)精巧的機(jī)械裝置。它的頭和肚子是一大一小兩個(gè)玻璃球，中間由玻璃管連通，玻璃內(nèi)裝有二氯甲烷，這種液體沸點(diǎn)很低，在常溫下很容易蒸發(fā)成氣體。

飲水鳥的身體是密封的，不會真的把水喝到肚子里。它的頭部被一層薄布包裹，飲水鳥“喝水”其實(shí)是布料在吸水。

1、鳥“喝”到水，頭部的玻璃球被潤濕，水慢慢蒸發(fā)并帶走熱量，使頭部冷卻。頭部內(nèi)的二氯甲烷氣體冷凝成液體，向下流到底部的玻璃球中。

2、由于氣體減少，頭部內(nèi)的氣壓降低，此時(shí)飲水鳥就像我們喝盒裝飲料那樣，底部的液體被吸上來，逐漸充滿頭部。

3、“頭重腳輕”使飲水鳥低頭，“喝”了一口水。鳥身的玻璃管因傾斜而出現(xiàn)空隙，底部的氣體趁機(jī)流向頭部。頭部內(nèi)的氣壓重新得到平衡，液體流回底部，飲水鳥恢復(fù)直立。

4、如果我們把水杯拿走，飲水鳥喝不到水，它的頭部不會被冷卻，最終二氯甲烷會恢復(fù)常溫，不再來回流動，飲水鳥便會慢慢停止運(yùn)動。

自動走樓梯的彩虹彈簧圈

彩虹彈簧圈不僅可以拉伸著玩，更奇妙的是，它會自己翻著筋斗“下”樓梯。這種運(yùn)動看似簡單，背后的原理卻不簡單。

能量可以被儲存，不同形式的能量之間還可以互相轉(zhuǎn)化。把鐵球放在山坡上，它就有從高處往下落的趨勢，且高度越高，能量越大，這種能量是“重力勢能”;當(dāng)它真正開始往下落時(shí)，重力勢能逐漸變成動能，使其滾得越來越快，當(dāng)它到達(dá)平地后，不再往下落，能量全部用光。

而彈簧圈不僅下樓梯時(shí)可以借助重力勢能和動能之間的轉(zhuǎn)化，它的彈簧結(jié)構(gòu)還擁有“彈性勢能”，無論你是拉扯還是擠壓它，它都會有往回彈的趨勢。

彈簧圈的能量在重力勢能、動能與彈性勢能之間不斷轉(zhuǎn)換，直到彈簧圈落到平地，重力勢能用完，這時(shí)彈簧會由于地面的阻力而停下。

當(dāng)彈簧圈被放在階梯高處時(shí)，它存儲了重力勢能，走下樓梯時(shí)，重力勢能就一點(diǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成了動能。

下一層臺階后，動能會把彈簧壓緊，這時(shí)動能轉(zhuǎn)化成了彈性勢能。彈性勢能讓彈簧彈起，恢復(fù)運(yùn)動，再落向下一層臺階。

小貼士

臺階高度和彈簧圈的大小要適合才能順利下臺階。臺階不能比彈簧高太多，也不能太寬，否則彈簧圈中途就會摔倒或停下。

隔山打牛的牛頓擺

牛頓擺由五顆完全相同的金屬球組成，球被吊在架子上，你可以抬起最外面的球，讓它落下并撞到旁邊的球，但只有另一頭最外側(cè)的球會被彈飛，產(chǎn)生一種“隔山打?！钡男Ч＿@一現(xiàn)象表明，能量可以在物體間傳遞。

牛頓擺中間的三顆球幾乎不動，只有最外頭的兩顆球擺來擺去。不過，由于繩子在擺動中會摩擦生熱，球也會碰撞發(fā)出聲響，能量會漸漸轉(zhuǎn)化成熱量和聲能，小球能量完全轉(zhuǎn)化掉后，就會停止擺動。

落下的第一顆球擁有動能，當(dāng)它碰到第二顆球時(shí)，就把自己的動能變成第二顆球的能量。

第二顆球還沒來得及移動，就把能量轉(zhuǎn)移到了第三顆球上，第三顆球又把能量給了第四顆球。傳到第五顆球時(shí)，它卻沒有下一顆球傳遞能量了。于是，它只好“自食其力”，把能量轉(zhuǎn)化成動能，擺了起來。

第五顆球擺起后又會因?yàn)橹亓Χ湎?，撞到第四顆球上，這時(shí)能量又沿著第四、三、二顆球傳回第一顆球，再次把它打飛。

太陽能小車

用電線把這塊藍(lán)黑色小板與小車的馬達(dá)連接起來，把小車放到陽光下，過了一會兒，它便開始緩緩向前行駛。除了小車以外，還有太陽能小船、風(fēng)扇等等，無論是哪種太陽能玩具，它們的核心零件就是這塊太陽能發(fā)電板。

物質(zhì)是由原子、分子等構(gòu)成的，這些微粒就像一個(gè)個(gè)小家庭，家里還有許多孩子——電子。通常，電子會乖乖地待在家里，但在硅、銅等元素的原子家中，身為“爸爸媽媽”的原子整天忙于工作，沒時(shí)間管教電子，電子就沒那么安分了。只要有強(qiáng)光照射到電子上，電子就會吸收光的能量，變得活蹦亂跳，從家里跑出來，電流就產(chǎn)生了。

這種由光產(chǎn)生電的現(xiàn)象，就叫做“光電效應(yīng)”，而太陽能電池板正是利用了硅的光電效應(yīng)，把光能轉(zhuǎn)化成了電能，供人們使用。在一些陽光強(qiáng)烈的沙漠地帶，有大面積的太陽能發(fā)電陣列為人們帶來電力;在浩瀚無垠的宇宙中，太陽能電池板維持著太空探測器的運(yùn)行，而這些重要裝置在本質(zhì)上和你手里的太陽能玩具是一樣的。

沙漠地區(qū)的太陽能發(fā)電陣列