魔幻彩虹圈

徐杰

彩虹圈是由一位美国海军工程师发明出来的。1943年，他与同事在做实验时，为了研制最佳的强浪抗震零件，选用了弹性极好的弹簧。不曾想，在实验时，他无意中碰掉了一只弹簧，弹簧借助弹性从架子上慢慢“行走”下来。由此，弹簧的优质弹性得到了这位工程师的注意。他将弹簧带回家，并让妻子查看其中存在的奥秘。在研究弹簧弹性奥秘的过程中，他的妻子竟将弹簧变成了一种玩具。这就是最初的“彩虹圈”。

如今，彩虹圈早已成为了风靡全球的“魔幻玩具”。

实验材料

纸、剪刀、胶水。

制作过程

1.将图中环形小圈圈剪下来，然后将所有环形纸片黏贴起来。黏贴方法如图所示，每一片之间互相黏贴（重叠）约一厘米即可。全部黏贴完成如图，彩虹圈就做成了。

2.为了避免彩虹圈在斜坡上直接滑动，彩虹圈的两端需要黏上砂纸，以提供较大的摩擦力。为了避免砂纸太重，导致彩虹圈无法翻滚，只要黏上四小片砂纸即可。

3.等胶水干了以后，就可以开始游戏啦！

实验过程

1.取一块木板或纸板，摆成斜坡状，将彩虹圈放在最上方。

2.拿着彩虹圈最上端几片弹簧，移到木板或纸板上。

3.彩虹圈就开始陆续的翻转叠到下方的位置。

4.翻转到最后一片时，最后一片会跨过去，亦即往前（往下）跨一步，接着再带动彩虹圈继续翻转叠过来，如此反复进行，彩虹圈就一边翻转一边“走”下來了。

科学原理

彩虹圈一边翻转一边“走”下来的过程，其实包括两个过程：一是位于下方的纸片可以将上方纸片的弹簧拉过来；二是上方最后一片纸片会跨过下方纸片而往前（往下）跨一步，继续带动彩虹圈的纸片。原因是：1.下方纸片的位能较低，此位能差异提供了上方纸片移动到下方的能量，如同物体会由高处往低处移动的道理。2.上方最后一片纸片，会跨过下方纸片而往前（往下）跨一步，除了上述的位能差异，还有“惯性”的作用。因为最后一片纸片往前移动时，没有后续纸片的牵引，能自由的运动，因此，当最后一片纸片被拉起翻转后，惯性使得该纸片继续往前（往下）运动，往前跨了一步。这也是为什么最后一片纸片黏贴的砂纸不能太重的原因，太重的话就无法被拉起来，更不用说往前跨一步。

同样的原理，彩虹圈也可以设计为方形或者其他形状。赶快试一试吧！