问题的提出
大家看过走马灯吗?走马灯是汉族特色工艺品,亦是传统节日玩具之一,属于灯笼的一种。走马灯是怎样做的
运用了什么原理
对此,我想通过准备制作一个简易走马灯,就会有初步的了解。(先欣赏两张走马灯的照片)
实验部分
1、{制作简易走马灯}
【实验准备】
两个纸杯,两根铁丝,剪刀,透明胶带,笔,三(八)等分的圆
【实验步骤】
1.将纸杯1相对的两侧画相同大小的长方形,剪下。
2.将纸杯2分成八等分,画一条直线,再剪到距离杯底1.5cm处。然后横向剪1.5厘米(同一方向)。
3.把杯口用透明胶带粘起来,并把缝(隙)折起来。
4.将两根铁丝折成“X”型,并分成三等分(边折成”U”型卡在杯口上)
5.把蜡烛放到纸杯1里,把铁丝插在纸杯1上,把纸杯2放在铁丝上。
6.将蜡烛点燃,让纸杯2转起来。
制作分解图
简易走马灯完成图
左为纸杯1,右为纸杯2
【实验结论一】
通过制作简易的走马灯,我知道了它的运转原理:在灯内点上蜡烛,空气受热,产生的热力造成气流,令轮轴(纸杯)转动。轮轴上有剪纸(贴纸),烛光将剪纸上的图案投射在屏上,随着转动图象便不断变换。
制作完成的小视频,大家观赏一下://v.youku.com/v_show/id_XMzAxMDYxMDk5Ng==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1(虽然只有几秒,我可是很激动的
)
新问题一来了
走马灯做好了,那它的转速是否可以改变?哪些因素可以让走马灯的转速产生变化?比如纸杯缺口的大小和长短,我决定继续实验来进行验证。
2、{走马灯的转速改变因素1}
【实验目的】
用玻璃纸分别对走马灯上的纸杯2上的缺口(长方形)进行遮挡/不遮,走马灯上的纸杯1转动的速度(圈数)是否会变化
【实验准备】
简易走马灯,玻璃纸
【实验步骤】
1.将不遮缺口的走马灯点上蜡烛,计时30秒,看走马灯能转几圈,重复三次。
2.将遮住缺口的走马灯点上蜡烛,计时30秒,看走马灯能转几圈,重复三次。
3.记录并得出结论。
【实验记录】
次数 条件
遮住缺口
不遮缺口
第一次
15圈
9圈
第二次
16圈
9.5圈
第三次
14圈
9圈
平均
15圈
9圈
(表一)
【实验结论二】
纸杯1缺口(长方形)大小与转速有关。有缺口,速度慢,没缺口,速度快。其原理是因为走马灯是利用热气转起来,有缺口,热气会向缺口散出,动力就变小了,遮住缺口后,更多的热气向上飘,动力就大,转动速度就变快了!
3、{走马灯的转速改变因素2}
【实验目的】
纸杯2开口的长短变化,开洞高度1.5cm(全杯)/0.5cm(半杯),是否会影响走马灯的转速?
【实验准备】
简易走马灯,纸杯3,剪刀,透明胶带,笔,八等分的圆
【实验步骤】
1.将新纸杯3分成八等分,画一条直线,再剪到距离杯底1.5cm处。然后横向剪0.5厘米(同一方向)。
2.将原纸杯2(横向长度为1.5厘米)的走马灯点上蜡烛,计时30秒,看走马灯能转几圈,重复三次。
3.将新纸杯3(横向长度为0.5厘米)的走马灯点上蜡烛,计时30秒,看走马灯能转几圈,重复三次。
4.记录并得出结论。
【实验记录】
次数 条件
1.5cm
0.5cm
第一次
15圈
5圈
第二次
16圈
6圈
第三次
14圈
6圈
平均
15圈
5.5圈
(表二)
【实验结论三】
走马灯中的纸杯2(3)开口长短大小与转速有关。开口长(大),速度快,开口短(小),速度慢。其原理为:开口大(长),热气进来和出去的时间就快多了,热力变化快,转动的圈数也就多,转速也就快!反之,转速会变慢。
又发现新问题二
如果改变走马灯中上面纸杯2的开口方向,走马灯的旋转的方向会不会发生变化?怎么变化的?
4、{走马灯的旋转方向的改变因素}
【实验目的】
改变走马灯上方的纸杯2上的开口方向,纸杯2转动方向是否会变化?怎么变化?
【实验准备】
简易走马灯,纸杯4,剪刀,透明胶带,笔,八等分的圆
【实验步骤】
1.原走马灯的纸杯2(八等分的开口方向向右),点燃纸杯1里的蜡烛,记录走马灯的转动方向。
2.将新纸杯4分成八等分,画一条直线,再剪到距离杯底1.5cm处。然后横向剪1.5厘米(同一方向向左)。放在铁丝上,点燃纸杯1里的蜡烛,记录走马灯的转动方向。
【实验记录】
开口方向向左,转动方向向右;
开口方向向右,转动方向向左;
【实验结论四】
走马灯中的纸杯2/(4)开口的方向与走马灯旋转的方向相反。这是因为热流从一个方向流出,带动气流反向,从而驱使走马灯往相反的方向旋转。
实验结论
走马灯的运行原理及有关结论:
在灯罩内(密闭空间)点上蜡烛,空气受热膨胀上升,产生的热力造成气流,令轮轴(纸杯)转动。轮轴上有剪纸(各种图像),烛光将剪纸的影像投射在屏上,图象便不断转动;其转动的速度与轮轴(纸杯)是否开口及开口的大小有关;有开口,转速变慢(见表一),开口越大,转速越快(见表二)。且转动的方向与开口方向相反。
结束语
小朋友们通过上面的实验,你们对走马灯的制作和运行原理是否清楚了呢?一定没有想到这么一件小小的工艺品,其中竟然蕴含的这么多科学道理!
一定不要小看我们身边的每件小事物,这些都是中国文化的传承,更是科学技术的传承。以后我们一起努力,在传统文化基础上添加更多科学元素,不断改进。这样,走马灯的工艺才能更加完美,我们的中华文明才会源远流长!
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