中國科技館學(xué)習(xí)手冊以及任務(wù)單

1、二十一世紀國際學(xué)校 科技館之行任務(wù)單物理組編撰 中國科技館之旅 姓 名： 班 級： 組 員： 日 期： 一、運動之律1.運動的世界現(xiàn)象原理生活應(yīng)用2.慣性定律現(xiàn)象原理生活應(yīng)用3.作用力與反作用力這件展品由炮、指針、小球等裝置構(gòu)成。將小球放入炮筒之中并選擇發(fā)射力度的大小。大炮會將小球射出。在小球發(fā)射的同時，炮身后退并撞擊后面的指針。選擇發(fā)射的力量不同，指針的擺幅也就不同，指針擺幅大小顯示的就是炮身所受的反作用力大小。根據(jù)牛頓第三定律，兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。炮身之所以會后退，是因為在發(fā)射炮彈時，大炮對小球施加作用力，小球也向大炮施加反作用力，作用

2、力和反作用力相等。選擇的發(fā)射力度不同，炮身對小球的作用力就不同，這時大炮所受到的反作用力也不同，后退時撞擊指針的力量也不相同?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用4.小球旅行記現(xiàn)象原理生活應(yīng)用5.飛鷹現(xiàn)象原理生活應(yīng)用6.物體上滾（2015年中考題）本展品由雙錐體和傾斜軌道組成。操作時，觀眾可將雙錐體放置于軌道的高處，雙錐體并不從高處滾向低處；如果將雙錐體放置于軌道的低處，雙錐體卻能從低處滾向高處。雙錐體為什么能從低處滾到高處呢？本展品利用了雙錐體與軌道形狀的巧妙結(jié)合，給人一種物體由低向高滾動的錯覺。仔細觀察會發(fā)現(xiàn)，兩根傾斜軌道并不是平行的，而是一頭寬一頭窄，呈“V”形。寬口處高，窄口處低。在窄口處，兩根軌道間距最

3、小，雙錐體重心最高；在寬口處，兩根軌道間距最大，雙錐體重心最低。在重力場中，物體在地球引力的作用下，總是以降低重心來趨于穩(wěn)定。所以，看似“由低到高”的滾動過程，實際上是雙錐體重心降低的過程?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用7.獨輪車走鋼絲現(xiàn)象原理生活應(yīng)用8.空中自行車現(xiàn)象原理生活應(yīng)用9.科里奧利力現(xiàn)象原理生活應(yīng)用10.掉？不掉？摩擦力的方向與兩物體運動方向相反?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用11.香蕉球現(xiàn)象原理生活應(yīng)用12.水中沉浮現(xiàn)象原理生活應(yīng)用13.伯努利定律現(xiàn)象原理生活應(yīng)用14.流體阻力這件展品分為兩組。左邊池內(nèi)的三件被測物體形狀各不相同，觀眾可通過操縱搖桿比對物體在流體中的運動速度。右邊池內(nèi)的兩件物體形狀相同，放置

4、方向相反，觀眾操縱搖桿后，會發(fā)現(xiàn)它們之間的運動速度也各不相同。當(dāng)物體在流體（氣體或者液體）中和流體做相對運動時，物體就會受到流體的阻力。物體在流體中受到的阻力包括兩部分：摩擦阻力和由于前后壓強不一致引起的壓差阻力。對流線型物體來說，在迎流體面積相通的情況下，它的壓差阻力最小，其迎面阻力中主要部分為摩擦阻力。歐美國家在二十世紀三四十年代就開始著手于流線型設(shè)計。由于流線型物體在流體中運動時受的阻力最小，流線型化在設(shè)計高速運動的運輸工具和武器時得到了廣泛應(yīng)用。我們身邊的汽車、火車、飛機、潛水艇的外型便經(jīng)常被設(shè)計為流線型?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用二、光影之絢1.光的色散現(xiàn)象原理生活應(yīng)用2.光學(xué)潛望鏡現(xiàn)象原理生

5、活應(yīng)用3.自然的光影現(xiàn)象原理生活應(yīng)用4.顏色屋顏色屋的墻壁是白色的，屋內(nèi)擺放著各色物品：紅色的沙發(fā)和果汁、綠色的茶幾和燈罩，墻上分別是紅，藍，綠，白的“光影之絢”四個大字。房間內(nèi)燈光的顏色會在白色，紅色，藍色，綠色之間變化，觀眾會看到家具，地板，墻壁上的字在不同顏色的燈光照射下，呈現(xiàn)出不同的色彩。人眼是如何看到顏色的呢？人眼具有光的接收器，能夠?qū)⒐庑盘杺鬟f給大腦，大腦將光信號轉(zhuǎn)變成顏色。光由人類眼球底部薄薄的一層被稱為視網(wǎng)膜的細胞所接受，在視網(wǎng)膜上有兩種感光細胞：桿狀細胞和錐狀細胞。桿狀細胞只有一種，負責(zé)在亮度低時接受光。錐狀細胞有三種，分別對應(yīng)紅色、藍色、綠色。當(dāng)我們看到光時，不同的錐狀細胞

6、會將不同的信息送向腦部。例如黃色，當(dāng)有一道真正具有黃色頻率的光線射入你眼睛時，并沒有專門負責(zé)接收黃光的錐狀細胞。但是因為黃色和綠色接近，也和紅色接近，所以負責(zé)紅色和綠色的錐狀細胞會被激活，分別傳送信息到人的腦部。又或者當(dāng)紅色和綠色光同時射入人眼，負責(zé)紅色和綠色的錐狀細胞同時被啟動。所以對于大腦來說，紅光加綠光就成了黃光。那為何人類無法在黑暗中辨別色彩呢？這是因為在低亮度的狀況下，是由視網(wǎng)膜上的桿狀細胞來感光。因為只有一種感光細胞，所以它只能送出一種信號：亮或者暗，所以沒有辦法使人眼看到顏色。牛頓發(fā)現(xiàn)，顏色不是物體固有的特性，而是光經(jīng)過物體表面吸收和反射之后，我們只能看到反射的光。比如，紅色不是

7、蘋果本身帶有的，而是蘋果表面將其他波長的光吸收掉，蘋果表面反射的光的波長被我們的眼睛所接受，大腦識別是紅色的，所以我們看到的蘋果是紅色的。因此，一個物體能顯示白色是因為這個物體能反射所有的光，顯示黑色則是因為它能吸收掉所有的光?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用5.光學(xué)迷宮：小孔成像現(xiàn)象原理生活應(yīng)用6.奇幻之水現(xiàn)象原理生活應(yīng)用7.空中成像人眼在觀察景物時，光信號傳入大腦神經(jīng)，需要經(jīng)過一段短暫的時間，光的作用結(jié)束后，視覺形象并不立即消失，這種殘留的視覺稱為“后像”，視覺的這一現(xiàn)象被稱為“視覺暫留”。視覺實際上是靠眼睛的晶狀體成像，感光細胞感光，并且將光信號轉(zhuǎn)換為神經(jīng)電流，傳回大腦引起人體視覺。感光細胞的感光是靠一

8、些感光色素，感光色素的形成需要一定的時間，這就是形成視覺暫停的機理?？罩谐上窬褪且粋€關(guān)于視覺暫留的展項。觀眾在觸摸屏上隨意寫字，畫圖或輸入特定的符號或圖像后，成像桿在空中搖擺出的圓形軌跡面上就會呈現(xiàn)出觀眾輸入的文字或圖案。成像桿其實是一個線陣發(fā)光LED運動成像裝置，該LED運動成像裝置為一長直棒體，其表面分布有線陣排列的多個LED，棒體內(nèi)部容納有微處理器和LED驅(qū)動電路，微處理器根據(jù)顯示圖形的需要控制各LED的明滅，來呈現(xiàn)指定的圖像?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用8.光子樂隊現(xiàn)象原理生活應(yīng)用9.視夜如晝現(xiàn)象原理生活應(yīng)用10.絢爛繽紛現(xiàn)象原理生活應(yīng)用三、電磁之奧1.宇宙射線-云霧室現(xiàn)象原理生活應(yīng)用2.捕獲閃電

9、現(xiàn)象原理生活應(yīng)用3.靜電滾球展品由中心電極、金屬小球、接地的金屬板三部分構(gòu)成，當(dāng)觀眾轉(zhuǎn)動手柄時，金屬小球會在中心電極與接地的金屬板之間循環(huán)往復(fù)運動。當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄時，使中心電極帶正電，此時由于靜電感應(yīng)，金屬小球內(nèi)原本無序的電荷會重新排布，靠近電極一側(cè)帶負電荷，遠離電極的一側(cè)帶等量的正電荷。中心電極對負電荷有吸引力，對正電荷有排斥力。由于負電荷離中心電極距離更近，所以吸引力大于排斥力，金屬小球就會滾向中心電極。當(dāng)金屬小球與中心電極碰撞時，負電荷被中和，此時金屬小球帶正電，由于同性相斥，金屬小球遠離中心電極。當(dāng)金屬小球與接地的金屬板碰撞時，正電荷被導(dǎo)入地下，此時小球又恢復(fù)電中性。這件展品向觀眾展示了感

10、應(yīng)起電、接觸帶電以及靜電所具有的同性相斥、異性相吸的原理?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用4.神奇的靜電該展品展示的是法拉第籠的靜電屏蔽現(xiàn)象。觀眾可通過透明罩看到左右兩個靜電發(fā)生器上各有一個小風(fēng)車。右側(cè)的風(fēng)車上端有一個懸掛的法拉第籠。當(dāng)觀眾按下按鈕時，兩邊的風(fēng)車隨著靜電發(fā)生器的電壓升高而開始旋轉(zhuǎn)。按下“下降”按鈕后，右側(cè)風(fēng)車上端的法拉第籠緩慢落下，當(dāng)籠體與靜電發(fā)生器相接觸時，可以看到電火花亮起，風(fēng)扇隨之慢慢停止轉(zhuǎn)動。法拉第籠是一種用于演示靜電屏蔽和高壓帶電作業(yè)原理的設(shè)備。當(dāng)高壓電源升至一定值時，籠體內(nèi)部發(fā)生靜電感應(yīng)。根據(jù)導(dǎo)體靜電平衡條件，法拉第籠體是一個等位體，感應(yīng)電荷只分布在籠體表面，其內(nèi)部電位為零，電場為

11、零。由于籠子與地面相接，因此電勢也為零。法拉第籠的應(yīng)用很廣泛，當(dāng)高壓作業(yè)人員進行帶電工作時，可以通過穿著用金屬絲制成的防護服。當(dāng)接觸高壓線時，形成了等電位，使得作業(yè)人員的身體里并沒有電流通過，起到了很好的保護作用。現(xiàn)象原理生活應(yīng)用5.彎曲的水流現(xiàn)象原理生活應(yīng)用6.手蓄電池現(xiàn)象原理生活應(yīng)用7.吸引與排斥現(xiàn)象原理生活應(yīng)用8.直流電機現(xiàn)象原理生活應(yīng)用9.法拉第的試驗現(xiàn)象原理生活應(yīng)用10.電磁感應(yīng)擺現(xiàn)象原理生活應(yīng)用11.漂浮的磁鐵現(xiàn)象原理生活應(yīng)用12.旋轉(zhuǎn)的金蛋展品左右兩側(cè)各有一個托盤，托盤中有一顆金屬蛋，按下啟動按鈕，托盤上的金蛋便開始旋轉(zhuǎn)并慢慢豎立起來。當(dāng)按下反向按鈕時，正向旋轉(zhuǎn)的金蛋會迅速結(jié)束正

12、轉(zhuǎn)并漸漸反轉(zhuǎn)起來。在右邊的托盤里，可以放進其他金屬的小物品，比如硬幣。下方的旋轉(zhuǎn)磁場也會使它們旋轉(zhuǎn)起來。在托盤下方布置著一組三相線圈，每個線圈都通有交流電，但三個線圈的交流電在振動變化中，達到峰值的時刻各相差三分之一個周期。這樣的一組線圈就能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場了。將金屬蛋放入旋轉(zhuǎn)的磁場中，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，金屬蛋內(nèi)會產(chǎn)生感應(yīng)電流，此種感生電流為渦流。不斷變化的電流又會產(chǎn)生一個新的磁場，線圈產(chǎn)生的磁場與金屬蛋渦流產(chǎn)生的磁場相互作用就會使金屬蛋旋轉(zhuǎn)起來。該展品是現(xiàn)代異步電動機的雛形。現(xiàn)象原理生活應(yīng)用13.電磁感應(yīng)發(fā)電現(xiàn)象原理生活應(yīng)用14.電從哪里來？溫差發(fā)電現(xiàn)象原理生活應(yīng)用15.電路游戲現(xiàn)象原理生活應(yīng)

13、用16.跳躍環(huán)現(xiàn)象原理生活應(yīng)用17.磁懸浮燈泡（2015年中考題源）現(xiàn)象原理生活應(yīng)用18.跳舞的磁液現(xiàn)象原理生活應(yīng)用19.伸縮的線圈本展品由剛性螺線管和軟螺線管兩部分組成。在剛性螺線管前按動“正向”按鈕給螺線管通電，螺線管中的電流所形成磁場，周圍的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動，指示出通電螺線管周圍的磁場分布情況。按動“反向”按鈕，改變螺線管內(nèi)電流的方向，此時螺線管附近的磁場發(fā)生反轉(zhuǎn)，小磁針清晰地顯示出磁場的變化。在軟螺線管前按下按鈕為螺線管通電，螺線管的各單匝線圈均產(chǎn)生磁場，由于各匝線圈的磁場都是異性磁極相對，因此他們之間相互吸引，在吸引力的作用下螺線管收縮在一起。丹麥物理學(xué)家奧斯特于1820年發(fā)現(xiàn)通電物體

14、會產(chǎn)生磁場后，法國物理學(xué)家安培重復(fù)了奧斯特的實驗，并確定了電流與磁場方向之間的關(guān)系，提出了“安培定則”，即“用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極”。通過這一定則，可以容易地判斷出展品中兩組螺線管產(chǎn)生的磁場方向，解釋軟螺線管收縮及剛性螺線管周圍磁針偏轉(zhuǎn)的原因?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用四、聲音之韻1.人類的聲紋現(xiàn)象原理生活應(yīng)用2.擺與琴弦現(xiàn)象原理生活應(yīng)用3.聲音罐頭現(xiàn)象原理生活應(yīng)用4.聲聚焦這件展項由兩個具有拋物面的圓形物體組成，兩名觀眾分別站在兩個拋物面的交點處，一個人說悄悄話，另一個人可以清晰地聽到對方的聲音。聲聚焦是指凹面對聲波形成集中反射，使反射

15、聲聚焦于某個區(qū)域，造成聲音在該區(qū)域特別響的現(xiàn)象。聲聚焦能夠使聲音像手電筒的光束一樣聚焦，它主要應(yīng)用在博物館、展覽館、主題公園等很多場合，它的主要特點就是能使各個區(qū)域播放的聲音互不干擾?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用5.耳聽為實展項由一組音箱與操作臺組成。在離地面2米高的墻壁上設(shè)置等距的8個音箱，展項中央設(shè)置一個圓形操作臺，墻壁上有一面顯示器。觀眾站在地面上特設(shè)的一雙腳印位置上，通過操作按鍵、觀察屏幕體驗展品。按下開始按鍵后，展品會出現(xiàn)悅耳的聲音，根據(jù)系統(tǒng)提示觀眾用手捂住自己的任意一只耳朵，傾聽聲音的發(fā)聲規(guī)律，發(fā)聲結(jié)束后，觀眾按照所聽到的音箱順序按鍵確認，屏幕會顯示判斷的結(jié)果。然后用雙耳聆聽，按上面的順序再次

16、測試，得到雙耳判斷的結(jié)果。雙耳效應(yīng)是由人體的神經(jīng)系統(tǒng)與生理結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共同作用形成的，由于雙耳的位置在人的頭部兩側(cè)，如果聲源不在聽音人的正前方，而是偏向一邊，那么聲源到達兩耳的距離就不相等，聲音傳輸?shù)缴窠?jīng)的信息在時間與相位上就有差異，大腦把這種細微的差異與原來存儲于大腦的聽覺經(jīng)驗進行比較，能夠迅速做出反應(yīng)，從而辨別出聲音的方位?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用6.多普勒效應(yīng)測變本展品通過超聲波流量測試技術(shù)展示了多普勒效應(yīng)的原理和應(yīng)用。觀眾可以通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)輪直觀的看出水流的速度變化，同時水槽中的測速設(shè)備可以在上方的顯示屏顯示檢測的數(shù)據(jù)。多普勒效應(yīng)是指物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化，在運動的波源前

17、面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高。在運動的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)，波長變得較長，頻率變得較低，波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)光波紅/藍移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速度?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用7.多普勒效應(yīng)-遠近的聲音現(xiàn)象原理生活應(yīng)用8.留住聲音該展項由七個子展項構(gòu)成，包括留住聲音、傳聲器、揚聲器、留聲機、鋼絲磁帶錄音機、CD播放器、MP3數(shù)碼播放器。其中“留住聲音”子展項以多媒體的形式展示了幾種電聲器件和設(shè)備的發(fā)展歷史和科學(xué)原理。當(dāng)觀眾走到子展項對應(yīng)的聚音罩下時，聚音罩的紅外感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到有人，會自動播放聲音，觀眾離開后播放自動停止。傳聲器展項的展臺上安裝有三個不同的

18、麥克風(fēng)，每個麥克風(fēng)設(shè)置相應(yīng)的操作按鈕，觀眾每按下一個按鈕可對著對應(yīng)的麥克風(fēng)講話，并可通過頭頂?shù)木垡粽致牭阶约旱穆曇?。留聲機展項有一個黑膠留聲機實物，觀眾轉(zhuǎn)動留聲機的轉(zhuǎn)動手柄，聲音會從頭頂上方的聚音罩里發(fā)出。鋼絲磁帶錄音機展項設(shè)置磁帶錄音機實物，觀眾可在工作人員的協(xié)助下進行錄、放音操作，通過操作按鈕，觀眾可聽到不同鋼絲錄音機發(fā)出的聲音。CD播放器展項可通過操作按鈕，演示光驅(qū)播放的過程。MP3數(shù)碼播放器展項展示了一個放大的MP3數(shù)碼播放器，觀眾可以通過操作上面的按鈕，體驗數(shù)碼音樂的特點?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用9.定向偵聽現(xiàn)象原理生活應(yīng)用10.竊聽與反竊聽現(xiàn)象原理生活應(yīng)用11.延遲的聲音現(xiàn)象原理生活應(yīng)用1

19、2.樂音的要素現(xiàn)象原理生活應(yīng)用13.三維環(huán)繞音效現(xiàn)象原理生活應(yīng)用14.樂音？噪音現(xiàn)象原理生活應(yīng)用15.聲音與聽覺現(xiàn)象原理生活應(yīng)用16.傳聲筒現(xiàn)象原理生活應(yīng)用五、新能源 新材料1.太陽能熱塔式發(fā)電系統(tǒng)太陽能熱塔式發(fā)電系統(tǒng)也稱聚焦型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，它是通過收集太陽熱能推動熱機工作，再由熱機帶動發(fā)電機工作的原理來發(fā)電的。太陽能熱塔式發(fā)電系統(tǒng)由一個集熱高塔和排列在其周圍大量的“定日鏡”組成，“定日鏡”能夠根據(jù)陽光的方向調(diào)整角度，將陽光反射至塔尖的集熱系統(tǒng)上，集熱器通過收集陽光的熱能，將塔內(nèi)的傳熱介質(zhì)加熱為高溫高壓蒸汽，再由蒸汽推動汽輪機工作發(fā)電。本件展品由集熱塔和排列在其周圍四面“定日鏡”組成，在每

20、面鏡子的上方都有一盞750W的照明燈。當(dāng)觀眾按動鏡子前方的啟動按鈕時，照明燈會亮起，通過轉(zhuǎn)動“定日鏡”將光線反射至塔頂?shù)募療崞魑恢茫ㄟ^收集熱能發(fā)電，塔內(nèi)的LED燈會亮起。反射至集熱器上的光線越多，收集熱能越多，發(fā)電量越高，相應(yīng)亮起的LED燈也越多。太陽能熱塔式發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：一、聚光倍數(shù)高，易達到工作溫度，塔頂?shù)墓ぷ鳒囟韧ǔ８哌_1000；二、通過鏡面反射一次收集熱量，方法簡捷有效；三、接收器面積較小，能量轉(zhuǎn)化率較高。太陽能熱塔式發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)發(fā)電站相比投入成本較高，占地面積也較大，但是，作為一種新型可再生資源，這種發(fā)電方式已受到了廣泛關(guān)注。我國首座70千瓦的太陽能熱塔式發(fā)電站于2005年

21、在南京市江寧太陽能試驗場順利建成并投入使用，為我國太陽能熱發(fā)電技術(shù)的前行奠定了良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)象原理生活應(yīng)用2.水能水力發(fā)電是將水的重力勢能轉(zhuǎn)化為機械能后，進而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電方式。利用河流上下游水位差產(chǎn)生重力勢能，通過特殊的裝置收集這種能量，并用它來推動水輪機，水輪機帶動電機軸旋轉(zhuǎn)就可以發(fā)電了。觀眾可以通過操作按鈕啟動三套壓水裝置，把水位提到不同高度，當(dāng)水位到達一定高度時，通過虹吸的原理，水會順著管道傾瀉，水在落下時帶動不同的水輪機發(fā)電，水位越高發(fā)電量越大，LED燈亮起的也會越多。水能是一種清潔、無污染的新型能源，水力發(fā)電以其無與倫比的優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在，越來越多的水力發(fā)電站在我國

22、的各個角落拔地而起，為解決我國能源短缺提供了不可忽視的力量。現(xiàn)象原理生活應(yīng)用3.氫能氫能就是氫的化學(xué)能，一般是由氫和氧反應(yīng)所釋放的能量。氫能是目前備受關(guān)注的一種新型清潔高效能源。氫廣泛分布于地球中，不過絕大多數(shù)以化合物形式存在，最常見的就是水及有機物。要獲得能夠釋放氫能的單質(zhì)氫，只能依靠人工制取的方法。海水可以成為氫的最大來源，而氫與氧反應(yīng)后所得產(chǎn)物是水，不會向環(huán)境釋放其它有害物質(zhì)，由此形成了一個“水氫水”的良性循環(huán)。本展品向觀眾展示了“太陽能電解水制氫氫的儲存運輸燃料電池驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動”的全過程，觀眾可按照指示順序，依次按下啟動按鈕，觀察各步的現(xiàn)象。當(dāng)觀眾按下第一個按鈕時，模仿太陽光的燈亮起，

23、光線照到前方的光伏板上發(fā)電，利用電能電解水，進而制取氫氣和氧氣；按動第二個按鈕時，氫氣和氧氣通過特定管道輸送，凈化后輸送至燃料電池；按動第三個按鈕時，燃料電池被啟動，通過氫與氧的反應(yīng)產(chǎn)生電能，最終驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)起。 寫出該裝置涉及的能量轉(zhuǎn)化4.哪個更節(jié)能？ 隨著照明技術(shù)的不斷發(fā)展，相較傳統(tǒng)燈泡，新型的節(jié)能照明技術(shù)在能耗和亮度上都有了長足的進步?！澳膫€更節(jié)能”通過對比四種照明設(shè)備的亮度及功耗，直觀的展示了新型照明技術(shù)的優(yōu)勢。操作臺上的顯示器提示展品的工作狀態(tài)，觀眾按照提示，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪，模擬為電池充電；當(dāng)電池充滿后，按動屏幕下方的啟動按鈕，開始為照明設(shè)備供電。每個照明設(shè)備下方均有LED顯示器提示其照度和

24、功率，在屏幕上則顯示四個電池的消耗情況，當(dāng)電能耗盡時，相應(yīng)的燈泡熄滅。通過這件展品，你可以清晰地看到不同照明設(shè)備的耗電情況，幫助我們選取更節(jié)能的照明設(shè)備。現(xiàn)象原理5.風(fēng)車森林風(fēng)能是一種取之不盡，用之不竭的清潔能源，很久以前，人類就學(xué)會了利用風(fēng)能，如風(fēng)車磨坊，帆船的航行等。隨著科學(xué)的進步和發(fā)展，風(fēng)能作為一種新型清潔能源，在我們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來越大的作用。“風(fēng)車森林”就是利用風(fēng)能發(fā)電的裝置。這件展品包括四座大小、朝向不同的風(fēng)力發(fā)電機（風(fēng)車），方向可調(diào)的吹風(fēng)機以及風(fēng)能視頻介紹。觀眾按動吹風(fēng)機上的按鈕，吹風(fēng)機開始吹風(fēng)，觀眾通過調(diào)節(jié)風(fēng)向使前方的風(fēng)車轉(zhuǎn)動起來，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動帶動內(nèi)部風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動，進而帶動發(fā)

25、電機工作發(fā)電。本展品展示的風(fēng)力發(fā)電機為水平軸風(fēng)力發(fā)電機。另外，根據(jù)地形、風(fēng)力、風(fēng)向等環(huán)境因素的不同，還有螺旋槳風(fēng)力發(fā)電機、荷蘭式風(fēng)力發(fā)電機、多翼式風(fēng)力發(fā)電機、渦輪式風(fēng)力發(fā)電機等，它們都被應(yīng)用于不同的環(huán)境中。與傳統(tǒng)發(fā)電方式相比，風(fēng)力發(fā)電能夠減少二氧化碳等溫室氣體的排放，但風(fēng)力發(fā)電受環(huán)境因素影響較大，不夠穩(wěn)定，能量轉(zhuǎn)化率較低，占地面廣，這些都將是有待我們今后解決的問題?，F(xiàn)象原理6.雙向記憶合金該展項由兩件展品組成：泡在熱水里的小船和放在鐵絲網(wǎng)上的金屬彈簧。泡在熱水里的小船會自己運動；如果按動按鈕，鐵絲網(wǎng)上的彈簧也會自動伸縮，像小蟲一樣慢慢蠕動。其實它們并不是真的自己會動，這其中的奧秘在于它們所用的

26、材料雙向記憶合金。形狀記憶合金就是具有能記住某一溫度下外部形狀的功能。在一定溫度下，記憶合金的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，宏觀上表現(xiàn)為形狀變化，而且雙向記憶合金的形狀還會隨著溫度的變化進行循環(huán)往復(fù)的變化。展品中的小船輪子上的記憶合金彈簧通過熱水與外部之間的溫度交替而產(chǎn)生伸縮變化，拉動偏向輪轉(zhuǎn)動，從而帶動小船行駛；而鐵絲網(wǎng)上的記憶合金彈簧（生態(tài)爬蟲）加熱時拉伸，降溫時再縮回原狀。現(xiàn)象原理7.納米材料納米材料是指由顆粒尺寸在1-100nm之間的超微顆粒組成的材料。納米是一個極小的長度單位，1納米為10-9米。當(dāng)材料顆粒小至納米級別時，會賦予該材料很多特有的性質(zhì)，是普通材料無法比擬的。納米材料這件展品通過

27、六個部分介紹有關(guān)納米的知識：什么是納米通過多媒體介紹納米的概念，納米材料的特點和應(yīng)用；納米磁流體通過互動操作介紹了納米級磁流體材料的特性；具有納米涂層的自潔玻璃，通過普通玻璃與納米涂層玻璃的對比實驗，展示了納米玻璃的優(yōu)良性能；碳納米管介紹了碳納米管強度高、自重輕的特性；鋼絲繩、麻繩、碳納米管纖維的實物展示通過實物外觀、尺寸的對比，使觀眾對碳納米管小尺度、高強度、強韌性等特質(zhì)的認識更加直觀深刻；最后，觀眾可以利用展臺上的道具，親自動手拼裝一下碳納米管的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用8.復(fù)合材料復(fù)合材料是兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。從古至今沿用

28、的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成，也是復(fù)合材料。這件展品展臺的上下分別放置了天然復(fù)合材料和人工復(fù)合材料模塊，觀眾拿起下方材料模塊，放置在掃描器上，用手輕按模塊右側(cè)，觀看顯示器上相應(yīng)材料的介紹，進一步了解其制作過程及用途。由于復(fù)合材料的重量輕、強度高、加工成型快、耐腐蝕性能好等特點，不僅廣泛應(yīng)用于汽車、健身器材、建筑、家居等方面。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，復(fù)合材料在航空工業(yè)上也起到十分重要的作用。現(xiàn)象原理生活應(yīng)用9.磁致冷技術(shù)1920世紀，冰箱和空調(diào)最常用的制冷技術(shù)是使用氟利昂制冷。氟利昂中的氯氟烴釋放到大氣中經(jīng)太陽照射作用，會破壞臭氧層，且連續(xù)反應(yīng)，一個氯分子可破壞一萬個

29、臭氧分子，而臭氧層為保護地球上的生物免受過多紫外線照射起到了重要作用。為了保護臭氧層不被破壞，需要尋找一種無害的新型制冷技術(shù)。某些磁性材料磁化時會放出熱量，退磁時會吸收熱量，這個過程稱為磁熱效應(yīng)，如果讓這種效應(yīng)持續(xù)進行，就能得到理想的低溫，利用這種方式制冷稱為磁致冷技術(shù)。這件展品分為兩部分，首先觀眾可以通過轉(zhuǎn)動手輪來讓其中的磁性材料發(fā)生磁熱效應(yīng)，并且觀察溫度變化；旁邊還有一個冰箱模型，如果把手放在冰箱的手掌印上屏幕就會播放磁致冷的相關(guān)知識與原理?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用10.超導(dǎo)磁懸浮列車生活中一些電器設(shè)備使用時間過長就會發(fā)熱，這主要是因為線路當(dāng)中有電阻，這是阻礙電流流過的一種現(xiàn)象，而當(dāng)電器中的電阻消

30、失，就會形成超導(dǎo)現(xiàn)象。100多年前，科學(xué)家昂尼斯發(fā)現(xiàn)某些金屬在溫度降低到一定程度時，電阻會突然消失，與此同時，這種金屬導(dǎo)體內(nèi)部的磁場也會消失，這兩種特性被稱為零電阻性和完全抗磁性。當(dāng)磁鐵靠近超導(dǎo)體時，由于磁場是垂直方向，超導(dǎo)體在磁場下感應(yīng)出電流，進而超導(dǎo)體中產(chǎn)生出磁場。當(dāng)超導(dǎo)體由正常態(tài)轉(zhuǎn)為超導(dǎo)態(tài)時，其內(nèi)部的磁力線被完全排除，其表面會產(chǎn)生感應(yīng)電流進而產(chǎn)生磁場，這個磁場會與磁鐵的磁場相排斥，當(dāng)斥力大于磁鐵的重力時會形成磁懸浮現(xiàn)象，此現(xiàn)象也叫釘扎效應(yīng)。在這種作用下，如果軌道由磁鐵組成，列車里裝上超導(dǎo)材料，只需要很小的推動力列車便可運行，這樣的列成就叫做超導(dǎo)磁懸浮列車。由于沒有摩擦力，超導(dǎo)磁懸浮列車的

31、運行速度可以進一步提升，同時還具有振動小，噪音低，舒適性好，維修費低等優(yōu)點?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用六、科技與生活1.測測它們的體積展品分別設(shè)置了四種不同體積的物體，分別放置在盛有一定體積的水中。先讀取物體沒有浸沒在水中時水的體積讀數(shù)，按下啟動按鈕后，物體會隨著導(dǎo)線慢慢下降，直到物體完全浸沒在水中，此時再讀取一個水的體積的數(shù)值，通過計算公式，就能算出物體的體積了。操作過程原理2.立竿見影日晷又稱“日規(guī)”，是我國古代利用日影進行測時的一種計時儀器。通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫做“晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，因此，晷針又叫“表”。石制的圓盤叫做“晷面”，安放在石臺上

32、，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，這樣，晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。在晷面的正反兩面刻劃出12個大格，每個大格代表兩個小時。當(dāng)太陽光照在日晷上時，晷針的影子就會投向晷面，太陽由東向西移動，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東移動。于是，移動著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面，以此來顯示時刻。由于從春分到秋分期間，太陽總是在天赤道的北側(cè)運行，因此，晷針的影子投向晷面上方；從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側(cè)運行，因此，晷針的影子投向晷面的下方。所以在觀察日晷時，首先要了解兩個不同時期晷針的投影位置。日晷又稱“日規(guī)”，是我國古代利用日影進行測時的一種計時儀器。通

33、常由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫做“晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，因此，晷針又叫“表”。石制的圓盤叫做“晷面”，安放在石臺上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，這樣，晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。在晷面的正反兩面刻劃出12個大格，每個大格代表兩個小時。當(dāng)太陽光照在日晷上時，晷針的影子就會投向晷面，太陽由東向西移動，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東移動。于是，移動著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面，以此來顯示時刻。由于從春分到秋分期間，太陽總是在天赤道的北側(cè)運行，因此，晷針的影子投向晷面上方；從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側(cè)

34、運行，因此，晷針的影子投向晷面的下方。所以在觀察日晷時，首先要了解兩個不同時期晷針的投影位置。本展項是一個模擬日晷，觀眾站在它的圓心處，依次亮起的射燈代表太陽的運動，觀眾的身體可以作為晷針，體驗日影測時。旁邊有四種中外典型的日晷復(fù)制模型，觀眾可以通過觀察和操作來了解歷史上日影計時工具的原理及工作過程?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用3.驚奇的轉(zhuǎn)動比（了解）本展項主要是通過一組并列的齒輪傳動機構(gòu)向您介紹傳動比的概念。所謂傳動比，就是輸入轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)速的比值，在機械傳動中，人們通過選擇適宜的傳動比來得到預(yù)期的運動與動力。當(dāng)您轉(zhuǎn)動輸入手輪，這時將帶動同軸的15組主動齒輪轉(zhuǎn)動；由于每組齒輪的傳動比不同，通過中間輪的傳

35、遞，從動齒輪以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，最終帶動并排的輸出輪快慢不一地轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致輸出輪表面的彩色圖標(biāo)發(fā)生令人驚奇的規(guī)律性變化。在自行車或汽車的設(shè)計過程中，需要傳動比的概念就極為重要。變速自行車在運行中可隨時改變傳動比，汽車變速器也是充分利用了傳動比的概念，針對不同的檔位設(shè)置不同的傳動比，從而適應(yīng)不同的運行狀況?，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用4.并聯(lián)機械手本展品為觀眾展示了一種新型工業(yè)機械手。展品由機械手以及計算機組成。觀眾可以在手寫板上輸入簡單的文字或者圖形，機械手會以較快的速度移動和碼放棋子，拼出觀眾剛剛輸入的內(nèi)容，在寫完后，機械手還會將棋子放回原處，然后它也回到初始位置。目前高速輕型并聯(lián)機械手由于其本身具有的高速

36、度和高精準性，更適合應(yīng)用于醫(yī)藥、輕工、電子、食品、包裝等行業(yè)中。例如應(yīng)用并聯(lián)機械手對輕小物料進行高速的、中短距離搬運或操作，從而構(gòu)成各種高速度的物流生產(chǎn)線。現(xiàn)象原理生活應(yīng)用5.汽車發(fā)動機這件展品展示汽車發(fā)動機的工作原理。臺體1展示解剖后真實的發(fā)動機模型；臺體2展示了發(fā)動機的主要運動部件外形，通過撥動撥輪可以觀看運動部件的運動方式；臺體3是一個氣缸模型，撥動撥輪會詳細演示四沖程運動過程。汽車的動力一般來自汽油燃燒釋放的能量。所謂的四沖程分別為：進氣沖程，即進氣閥打開，活塞向下移動使汽缸吸入汽油和空氣的混合物；壓縮沖程，即活塞往頂部運動從而壓縮油氣混合物，使得爆炸更有威力；燃燒沖程，即火花塞放出火

37、花點燃油氣混合氣，爆炸推動活塞再次向下運動；排氣沖程，即活塞回到底部，排氣閥打開，活塞往上運動推動混合尾氣從汽缸的排氣管排出。這個過程循環(huán)往復(fù)的進行，就會源源不斷地產(chǎn)生推動汽車前進的能量。現(xiàn)象原理生活應(yīng)用6.陀螺儀陀螺儀是一種用來傳感和維持方向的裝置設(shè)備，它是由一個位于軸心且可旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成。陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn)，由于輪子的角動量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀可分為單軸陀螺儀和三軸陀螺儀。單軸陀螺儀只能測量一個方向的量，系統(tǒng)測量三維空間就需要三個，而三軸陀螺儀可以同時測量6個方向。三軸陀螺儀多用于航海、航天等導(dǎo)航、定位系統(tǒng)，它能夠精確地確定運動物體的方位。本展項展示了三種陀螺儀：ADXRS

38、610陀螺儀是一種微機械陀螺儀，它通過在同一硅片上集成微機械單元和電子單元電路，提高傳感器的性能。其具有可靠性高，功耗低，易于使用，尺寸小，成本低等優(yōu)點。該傳感器可用于汽車安全系統(tǒng)，導(dǎo)航系統(tǒng)以及慣性測量單元等。MLX90609單軸陀螺儀是具有可調(diào)節(jié)帶寬以及低漂移的微型壓電陀螺儀，應(yīng)用科氏力原理的角速度傳感器，它輸出一個和角速度成正比的模擬電壓信號，是一種用來測量角速度和角度的傳感器，一般用來對機器人進行姿態(tài)矯正。CRS03系列角速度傳感器是用于測量運動物體角速度的微型慣性器件。產(chǎn)品使用硅性MEMS技術(shù)，在劇烈沖擊和震動條件下仍能保持性能。其主要應(yīng)用在導(dǎo)航、汽車安全、遙控直升機、車載/船載微型天

39、線、航天/工業(yè)控制、安裝定位架、測量儀器、船用電子羅盤補償?shù)确矫妗，F(xiàn)象原理生活應(yīng)用7.黑匣子黑匣子是飛機專用的點子記錄設(shè)備，它的外表一個密封的金屬盒，內(nèi)部裝有兩種飛行記錄系統(tǒng)。其中一種是無線電話記錄系統(tǒng)，可以把飛機駕駛艙內(nèi)每個人的談話和機場地面指揮及外界的通話全部接收下來，記錄在“黑匣子”中的磁帶上。另一個系統(tǒng)是數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，可以記錄飛機起飛后的飛行速度、方位、高度和航向，發(fā)動機工作參數(shù)，駕駛員動作反應(yīng)時間等多種數(shù)據(jù)。本展品展示的黑匣子下方設(shè)有按鈕，觀眾按下按鈕可以收聽到一段真實的飛機失事前的錄音。現(xiàn)象原理生活應(yīng)用8.防彈衣防彈衣也叫避彈衣，是用于防止彈頭或彈片對人體產(chǎn)生傷害的服裝。它能夠吸收和消耗彈頭、破片的動能，阻止子彈穿透服裝，有效保護人體