探究内容
永动机是一种不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远动下去的机器。长期以来,永动机,或者说永恒运动,一直被人们热烈讨论。但是,很多人并不清楚这背后到底有什么意义。在人们的想象中,永动机是一种机械装置,它可以不停地自动运动,而且还可以举起重物等,做一些有意义的事情。很早以前,有人就试图想制造这种机械装置,但是一直到现在,都没有人真正制造出来。人们的尝试都以失败告终,以至于人们开始怀疑,这种机械是不可能制造出来的。而且,在此基础上,科学家们提出了一种定律,就是我们现在经常说的能量守恒定律。历史上有许多的假永动机,今天我们制作的饮水鸟便是其一,学生通过制作一个巧妙的饮水鸟装置,来观察鸟头不断的点头喝水的过程,通过现象去推断每一个状态重心的变化,在玩中学习重心的科学知识。不仅锻炼了学生的动手能力,也激发对永动机的探索,提高求知欲。
大纲参考
16.2工程和技术产品改变了人们的生产和生活。
探究目标
科学知识:认识饮水鸟不停的“点头”喝水是因为毛细现象以及质量分布变化。
科学探究:饮水鸟装置重物的设定以及初始平衡条件。
科学应用:人们对于第二类永动机的讨论以及永动机能否解决地球能源紧缺的问题。
跨学科内容:
技术(T):毛细现象和杠杆原理共同作用让饮水鸟不断的“点头”饮水。
工程(E):亲自动手制作一个简易的饮水鸟装置。
探究重点
熟知饮水鸟背后的毛细现象原理。
探究难点
不断的调试饮水鸟装置的平衡位置来保证实验成功。
课堂精彩瞬间分享
探究总结:
从侧面看,这个“饮水鸟”的原理是这样的:当棉花完全湿润,鸟身底部装满水下沉的时候,慢慢调节它的重心,直到头部一侧略重,杠杆失去平衡,鸟的头部下沉;此时鸟嘴里的棉花伸进杯子里的水中,由于毛细吸水现象,更多的水被吸进鸟的尾部,直到杠杆再次失去平衡,鸟的尾部下沉;尾部下沉后多余的水被洒了出来,进入下面接的纸杯里。于是鸟头再次下沉到杯子中“饮水”,往复循环,直到吸不到水。支架如果比较矮的话,摆动幅度就会比较小。可以把支架做得高一点,使其摆动幅度增大。