科学的启迪

素 文

2009年9月的一天，沈阳市和平区铁路五校的同学们兴高采烈地迎来了沈阳市科协的科普大篷车，车中神奇的展品将深奥的科学道理告诉了同学们，学生们在动手、动脑的观摩实践中学到了科学知识。“光压风车”、“雅各布天梯”、“无弦琴”、“气流音乐转盘”……这些听起来趣味横生的名字，个个都是“宝”，它们是运用物理学、光学原理做成的，也是科普大篷车车载的展品。您想了解它们吗?那么就带您走进科普大篷车。

“勾股定理”也叫毕达哥拉斯定理，它的数学表达式为a²+b²=c²。这个展品的玩法是，学生转动展品中的圆盘，让大方框向下，正好装满两个小方框的沙量，觀察两个小方框的沙量与大方框容积之间的关系，通过沙子的流动观察圆盘中矩形框之间的体积关系。展品能够让学生了解直角三角形三条边之间的平方关系，了解勾股定理的非数学证明方法。让学生更加明了在直角三角形中，短直角边为“勾”，长直角边为“股”，斜边为“弦”，a为勾，b为股，c为弦。这里用“边一边的平方(面积)一体积(沙量)”的方法更加直观地证实了勾股定理。

锥体上滚展品要演示的原理是在重力的作用下，物体都有降低重心的运动趋势，锥体不可能自动上滚。这个展品的玩法是，学生将展品中锥体移至轨道的低处，松开手，观察椎体滚动的情况。用手测量一下就知道了，锥体在轨道低端时其最低点距台面的高度比其位于轨道高端时最低点距台面的高度要大。即锥体从轨道低端向轨道高端滚动的同时，实际上降低了自己的重心。通过展品的演示让学生明白任何物体在重力场中，受到重力的作用，都会有降低重心的趋势。仔细观察，学生就会发现锥体在低端，与轨道的接触点是锥体最粗的部分；而在高端，与轨道的接触点是锥体最细的部分，由于轨道的张角恰好适合锥体的锥度，因此就产生了锥体“上滚”的效果。

流体的机械能守恒定律既伯努利定理，这就是展品听话的小球要演示的原理。这个展品的玩法是，学生按下展品中的启动钮，把一只泡沫球放在上喷口的气流中，泡沫球就会在半空中悬浮。这是由于喷流有一定的速度，致使周围大气的压力高于喷流，并因此使周围大气从四周涌向中心，从四周流入的气流对球体形成一个环形的护围，于是球体在喷流的托举和四周涌入气流围护的双重作用下而悬浮在空中。若把球放在下喷口中，则喷出的气流非但不能把球吹走，反而把吸在喇叭形喷口之中。当球体靠近喷口时，由于喷流从球体上向下喷出，根据伯努利定理可知，球体上方的压力将低于下方的大气压力，由于两者之间的压差大于球体的重量，球体就被压在(托举在)喷口下方不被吹离。

双曲狭缝展品演示的原理是，与两定点的距离之差等于定量的点的轨迹是双曲线。它的方程式是x²／a²-y²／b²=1。这个展品的玩法是，学生可以缓慢地转动展品中的直棒，看“刚直不阿”的直棒如何从弯曲的槽中通过的。通过操作可以领会直线转动时会在空中划出一种被称为双曲面的立体圆形，从双曲面的顶端到底部沿弯曲的边缘划出的线称为双曲线，立板上所刻的曲线就是双曲线。而且也正好与直棒所划出的双曲面相符，因此直棒才能巧妙地穿过它。通过观察双曲面的形成以及转动直杆穿过弯曲的双曲线隧道的神奇现象，学生加深理解了几何学中点、线、面的内在联系，品味到了数学中的无尽奥妙。

猜生肖展品要演示的原理是：采用二进制编码电路，对输入的信号进行判断，然后通过指示灯显示结果。这个展品的玩法是，在展台上有四张表格，每张表内列有若干生肖。若没有您的姓氏，按下对应的按键，最后按下右侧的确认键，会显示出您的生肖(相应的灯亮)。其实这是一种计算游戏。这里的四张表分别代表二进位数的四个数位，二进位数只用0或1表示。将生肖编上号再换算成二进位数，若代表某生肖的二进位数中有几个数位是1，则将该姓放入相应表中。这样当您按下边键时，便确定了您的生肖的二进制代码，这样就可“猜出”您的生肖。

科普大篷车中共包含25件声、光、电教具与展品，涉及的内容包括电学、光学、力学、数学、生命科学、天文学、多媒体、新材料等。科普大篷车是集科技馆展览教育、科普画廊宣传教育、科教图书、影像的传播教育为一体，以科学性、知识性、趣味性、参与洼和实用性为出发点，把科技馆搬到了田间地头、乡村集镇、中小学。这座流动的科技馆在一定程度上弥补了我国科技场馆等科普设施空间分布不均的缺陷，增加了公众获得科技知识和信息的机会。