爱喝水的“小鸟”

◎南京师范大学附属中学江宁分校 尤文耀 陈奕琪

苏教版初中物理的《杠杆》一节对杠杆的平衡条件进行了科学探究。为了激发学生的兴趣，物理社团的老师提前让学生进行创新设计，自制出一只爱喝水的“小鸟”。“小鸟”能自动点头“喝水”，这种方式让同学们对力与力臂有了新认识，给他们带去了神奇又好玩的体验。

一、器材准备

湿纸巾1张，奶茶吸管1支，脱脂棉少量（1 g左右），钢针1枚，纸杯2个，水适量，黑色和白色棉线各1根，羽毛2根，塑料小勺1个，100 mL的烧杯2个。

二、制作过程

1. 剪去塑料小勺的勺柄，利用热熔胶将小勺粘贴在吸管的一端，如图1。

图1

2.测量吸管的长度L。将适量的脱脂棉搓成圆柱体（半径略小于吸管的半径），长度约为3/4 L左右。用湿纸巾包裹脱脂棉圆柱体。在这里，浸水的脱脂棉的作用是产生毛细现象和形成配重，吸水后的脱脂棉不容易成型，利用湿纸巾对其定型。此外，湿纸巾的毛细现象也非常显著。

3.用针将一根黑色棉线垂直穿过脱脂棉圆柱体的右端（距离端口约1 cm处），剪断棉线并在棉线两端打结，用这两个结点作为“小鸟”的眼睛，如图2所示。

图2

4.用针将另一根白色棉线从“小鸟的头部”穿向脱脂棉圆柱体左端，针线随之穿出吸管，牵引脱脂棉圆柱体至吸管一半长度左右，当白色棉线延伸至小勺处时即可将其剪断，以便利用毛细现象和重力作用将水引流到小勺。

5.用羽毛装饰“小鸟”的头部和尾部，进行简单的造型设计。

6.将吸管浸没在水中，直至脱脂棉和湿纸巾吸水饱和。估测吸管的平衡支点，将钢针穿过该支点作为转轴，如图3所示。取2个100 mL的小烧杯作为钢针的支架，架起钢针后，调整钢针的位置直到吸管能够平衡为止。

图3

7.将纸杯A放在“小鸟”嘴的下方，使纸杯的高度适当（可以剪去多余部分）。当纸杯盛满水后，“小鸟”的嘴接触水面时，“小鸟”躯干倾斜向上，以便利用重力将水更快引流到小勺，提高“小鸟”点头的频率，如图4所示（可在水中滴入红墨水，便于观察）。

图4

8.用手拨动吸管，让“小鸟”的嘴接触纸杯的水面。由于毛细现象和重力作用，水从“小鸟”嘴的位置经湿纸巾和脱脂棉流到尾部的小勺中。小勺所受的重力与力臂的乘积变大，杠杆不再平衡，吸管向竖直位置转动，小勺中的水流出，滴落到接水杯B中，如图5所示。

图5

此后，由于尾端动力与动力臂的乘积小于前端阻力与阻力臂的乘积，尾端翘起，“小鸟”再次低头接触纸杯水面，好像喝水一样。如此不断循环，直到纸杯A的水面低至“小鸟”的嘴接触不到为止。“小鸟”自动点头的频率最理想可达每分钟15次左右，非常具有观赏性。

三、总结

我国著名物理教育家朱正元教授曾说：“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验。”开发贴近生活的物理课程资源，可以激发学生们的学习兴趣，培养其创新意识，提升其实践能力。

“爱喝水的‘小鸟’”这一物理小制作取材自生活中的常见材料，兼具知识性和趣味性。在今后的社团课程中，老师将带领学生们继续探究：如何提高“小鸟”的点头频率 ？可以把这只“小鸟”看作是“永动机”吗？