小玩具中的科学大道理

伊芙

不停喝水的饮水鸟

放杯水在饮水鸟的跟前，并把它的喙（huì）按在水里润湿一下。几分钟后，站直的饮水鸟居然又缓缓低头，反复“喝”水，仿佛变成了一只活的小鸟。

饮水鸟其实是一台设计精巧的机械装置。它的头和肚子是一大一小两个玻璃球，中间由玻璃管连通，玻璃内装有二氯甲烷，这种液体沸点很低，在常温下很容易蒸发成气体。

饮水鸟的身体是密封的，不会真的把水喝到肚子里。它的头部被一层薄布包裹，饮水鸟“喝水”其实是布料在吸水。

1、鸟“喝”到水，头部的玻璃球被润湿，水慢慢蒸发并带走热量，使头部冷却。头部内的二氯甲烷气体冷凝成液体，向下流到底部的玻璃球中。

2、由于气体减少，头部内的气压降低，此时饮水鸟就像我们喝盒装饮料那样，底部的液体被吸上来，逐渐充满头部。

3、“头重脚轻”使饮水鸟低头，“喝”了一口水。鸟身的玻璃管因倾斜而出现空隙，底部的气体趁机流向头部。头部内的气压重新得到平衡，液体流回底部，饮水鸟恢复直立。

4、如果我们把水杯拿走，饮水鸟喝不到水，它的头部不会被冷却，最终二氯甲烷会恢复常温，不再来回流动，饮水鸟便会慢慢停止运动。

自动走楼梯的彩虹弹簧圈

彩虹弹簧圈不仅可以拉伸着玩，更奇妙的是，它会自己翻着筋斗“下”楼梯。这种运动看似简单，背后的原理却不简单。

能量可以被储存，不同形式的能量之间还可以互相转化。把铁球放在山坡上，它就有从高处往下落的趋势，且高度越高，能量越大，这种能量是“重力势能”;当它真正开始往下落时，重力势能逐渐变成动能，使其滚得越来越快，当它到达平地后，不再往下落，能量全部用光。

而弹簧圈不仅下楼梯时可以借助重力势能和动能之间的转化，它的弹簧结构还拥有“弹性势能”，无论你是拉扯还是挤压它，它都会有往回弹的趋势。

弹簧圈的能量在重力势能、动能与弹性势能之间不断转换，直到弹簧圈落到平地，重力势能用完，这时弹簧会由于地面的阻力而停下。

当弹簧圈被放在阶梯高处时，它存储了重力势能，走下楼梯时，重力势能就一点点转化成了动能。

下一层台阶后，动能会把弹簧压紧，这时动能转化成了弹性势能。弹性势能让弹簧弹起，恢复运动，再落向下一层台阶。

小贴士

台阶高度和弹簧圈的大小要适合才能顺利下台阶。台阶不能比弹簧高太多，也不能太宽，否则弹簧圈中途就会摔倒或停下。

隔山打牛的牛顿摆

牛顿摆由五颗完全相同的金属球组成，球被吊在架子上，你可以抬起最外面的球，让它落下并撞到旁边的球，但只有另一头最外侧的球会被弹飞，产生一种“隔山打牛”的效果。这一现象表明，能量可以在物体间传递。

牛顿摆中间的三颗球几乎不动，只有最外头的两颗球摆来摆去。不过，由于绳子在摆动中会摩擦生热，球也会碰撞发出声响，能量会渐渐转化成热量和声能，小球能量完全转化掉后，就会停止摆动。

落下的第一颗球拥有动能，当它碰到第二颗球时，就把自己的动能变成第二颗球的能量。

第二顆球还没来得及移动，就把能量转移到了第三颗球上，第三颗球又把能量给了第四颗球。传到第五颗球时，它却没有下一颗球传递能量了。于是，它只好“自食其力”，把能量转化成动能，摆了起来。

第五颗球摆起后又会因为重力而落下，撞到第四颗球上，这时能量又沿着第四、三、二颗球传回第一颗球，再次把它打飞。

太阳能小车

用电线把这块蓝黑色小板与小车的马达连接起来，把小车放到阳光下，过了一会儿，它便开始缓缓向前行驶。除了小车以外，还有太阳能小船、风扇等等，无论是哪种太阳能玩具，它们的核心零件就是这块太阳能发电板。

物质是由原子、分子等构成的，这些微粒就像一个个小家庭，家里还有许多孩子——电子。通常，电子会乖乖地待在家里，但在硅、铜等元素的原子家中，身为“爸爸妈妈”的原子整天忙于工作，没时间管教电子，电子就没那么安分了。只要有强光照射到电子上，电子就会吸收光的能量，变得活蹦乱跳，从家里跑出来，电流就产生了。

这种由光产生电的现象，就叫做“光电效应”，而太阳能电池板正是利用了硅的光电效应，把光能转化成了电能，供人们使用。在一些阳光强烈的沙漠地带，有大面积的太阳能发电阵列为人们带来电力;在浩瀚无垠的宇宙中，太阳能电池板维持着太空探测器的运行，而这些重要装置在本质上和你手里的太阳能玩具是一样的。

沙漠地区的太阳能发电阵列