原标题：国庆科技大讲堂~

中国科技馆

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10月4日

共有30多位小六学生参加我们的国庆科技大讲堂活动

蒋静雯老师带领我们六年级的学生

来到了中国科技馆

让我们

一起去探索科技的奥秘吧~

活动留念

01

赤道式日晷

日晷是一种古老的计时仪器，几大文明古国，埃及、中国、希腊和罗马都有使用日晷计时的记载。

日晷的种类有很多，有赤道式日晷、水平式日晷、等高仪日晷、地球仪式日晷、反射日晷等。这里看到的是中国古代的赤道式日晷。它由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”，垂直地穿过圆盘中心。石制的圆盘叫做“晷面”，安放在石台上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，这样，晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。在晷面的正反两面刻划出子、丑、寅、卯等12个大格，每个大格代表两个小时。当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面，太阳由东向西移动，投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动。于是，移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。

02

公道杯

公道杯是我国古代发明的一种盛酒器，之所以叫它公道杯，是因为它盛酒最为公道，斟酒时不可过满，否则，杯中之酒便会全部漏掉，一滴不剩。

公道杯内中间立着一位老寿星，它实际上是由两个圆柱体构成，外面圆柱体与杯衔接处有一个暗孔，这样整个杯子就构成了一个虹吸管。当杯中注酒超过某一个高度时，酒就会从小孔中流出。根据虹吸原理，酒会一直流下去，直到杯中的酒流尽为止。

03

倒灌壶

倒灌壶也称倒流壶或倒装壶，其造型十分奇特：壶身与壶盖连成一体，以刻花象征性地表现壶盖，但是盖不能开启。既然壶盖不能开启，从哪里装酒呢？原来在壶底的中心有一个梅花形小孔，这就是壶口。灌酒时将壶倒置，从壶底的小孔灌酒。将壶身正过来，就可以从壶嘴倒酒了，而壶底却滴酒不漏。

倒灌壶是根据物理学中的“连通器液面等高”的原理做成的。当连通器中只有一种液体，且液体不流动时，各容器中的液面总保持相平。在和壶口相连接的地方，有一根小管通向壶腹内，酒从底部壶口倒入，灌进的酒通过长注管流进壶的内壁，壶放正后，只要酒高不超过长注管的上口，酒就不会从壶底孔中漏出。

04

物体上滚

本展品由双锥体和倾斜轨道组成。操作时，观众可将双锥体放置于轨道的高处，双锥体并不从高处滚向低处；如果将双锥体放置于轨道的低处，双锥体却能从低处滚向高处。

双锥体为什么能从低处滚到高处呢？本展品利用了双锥体与轨道形状的巧妙结合，给人一种物体由低向高滚动的错觉。仔细观察会发现，两根倾斜轨道并不是平行的，而是一头宽一头窄，呈“V”形。宽口处高，窄口处低。在窄口处，两根轨道间距最小，双锥体重心最高；在宽口处，两根轨道间距最大，双锥体重心最低。在重力场中，物体在地球引力的作用下，总是以降低重心来趋于稳定。所以，看似“由低到高”的滚动过程，实际上是双锥体重心降低的过程。

05

流体阻力

这件展品分为两组。左边池内的三件被测物体形状各不相同，观众可通过操纵摇杆比对物体在流体中的运动速度。右边池内的两件物体形状相同，放置方向相反，观众操纵摇杆后，会发现它们之间的运动速度也各不相同。

当物体在流体（气体或者液体）中和流体做相对运动时，物体就会受到流体的阻力。物体在流体中受到的阻力包括两部分：摩擦阻力和由于前后压强不一致引起的压差阻力。对流线型物体来说，在迎流体面积相通的情况下，它的压差阻力最小，其迎面阻力中主要部分为摩擦阻力。

欧美国家在二十世纪三四十年代就开始着手于流线型设计。由于流线型物体在流体中运动时受的阻力最小，流线型化在设计高速运动的运输工具和武器时得到了广泛应用。我们身边的汽车、火车、飞机、潜水艇的外型便经常被设计为流线型。

06

颜色屋

颜色屋的墙壁是白色的，屋内摆放着各色物品：红色的沙发和果汁、绿色的茶几和灯罩，墙上分别是红，蓝，绿，白的“光影之绚”四个大字。房间内灯光的颜色会在白色，红色，蓝色，绿色之间变化，观众会看到家具，地板，墙壁上的字在不同颜色的灯光照射下，呈现出不同的色彩。

人眼是如何看到颜色的呢？人眼具有光的接收器，能够将光信号传递给大脑，大脑将光信号转变成颜色。光由人类眼球底部薄薄的一层被称为视网膜的细胞所接受，在视网膜上有两种感光细胞：杆状细胞和锥状细胞。杆状细胞只有一种，负责在亮度低时接受光。锥状细胞有三种，分别对应红色、蓝色、绿色。当我们看到光时，不同的锥状细胞会将不同的信息送向脑部。例如黄色，当有一道真正具有黄色频率的光线射入你眼睛时，并没有专门负责接收黄光的锥状细胞。但是因为黄色和绿色接近，也和红色接近，所以负责红色和绿色的锥状细胞会被激活，分别传送信息到人的脑部。又或者当红色和绿色光同时射入人眼，负责红色和绿色的锥状细胞同时被启动。所以对于大脑来说，红光加绿光就成了黄光。那为何人类无法在黑暗中辨别色彩呢？这是因为在低亮度的状况下，是由视网膜上的杆状细胞来感光。因为只有一种感光细胞，所以它只能送出一种信号：亮或者暗，所以没有办法使人眼看到颜色。

牛顿发现，颜色不是物体固有的特性，而是光经过物体表面吸收和反射之后，我们只能看到反射的光。比如，红色不是苹果本身带有的，而是苹果表面将其他波长的光吸收掉，苹果表面反射的光的波长被我们的眼睛所接受，大脑识别是红色的，所以我们看到的苹果是红色的。因此，一个物体能显示白色是因为这个物体能反射所有的光，显示黑色则是因为它能吸收掉所有的光。

07

伸缩的线圈

本展品由刚性螺线管和软螺线管两部分组成。

在刚性螺线管前按动“正向”按钮给螺线管通电，螺线管中的电流所形成磁场，周围的小磁针发生转动，指示出通电螺线管周围的磁场分布情况。按动“反向”按钮，改变螺线管内电流的方向，此时螺线管附近的磁场发生反转，小磁针清晰地显示出磁场的变化。

在软螺线管前按下按钮为螺线管通电，螺线管的各单匝线圈均产生磁场，由于各匝线圈的磁场都是异性磁极相对，因此他们之间相互吸引，在吸引力的作用下螺线管收缩在一起。

丹麦物理学家奥斯特于1820年发现通电物体会产生磁场后，法国物理学家安培重复了奥斯特的实验，并确定了电流与磁场方向之间的关系，提出了“安培定则”，即“用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极”。通过这一定则，可以容易地判断出展品中两组螺线管产生的磁场方向，解释软螺线管收缩及刚性螺线管周围磁针偏转的原因。

08

静电滚球

展品由中心电极、金属小球、接地的金属板三部分构成，当观众转动手柄时，金属小球会在中心电极与接地的金属板之间循环往复运动。

当转动手柄时，使中心电极带正电，此时由于静电感应，金属小球内原本无序的电荷会重新排布，靠近电极一侧带负电荷，远离电极的一侧带等量的正电荷。中心电极对负电荷有吸引力，对正电荷有排斥力。由于负电荷离中心电极距离更近，所以吸引力大于排斥力，金属小球就会滚向中心电极。当金属小球与中心电极碰撞时，负电荷被中和，此时金属小球带正电，由于同性相斥，金属小球远离中心电极。当金属小球与接地的金属板碰撞时，正电荷被导入地下，此时小球又恢复电中性。这件展品向观众展示了感应起电、接触带电以及静电所具有的同性相斥、异性相吸的原理。

09

太阳能热塔式发电系统

太阳能热塔式发电系统也称聚焦型太阳能热发电系统，它是通过收集太阳热能推动热机工作，再由热机带动发电机工作的原理来发电的。

太阳能热塔式发电系统由一个集热高塔和排列在其周围大量的“定日镜”组成，“定日镜”能够根据阳光的方向调整角度，将阳光反射至塔尖的集热系统上，集热器通过收集阳光的热能，将塔内的传热介质加热为高温高压蒸汽，再由蒸汽推动汽轮机工作发电。

本件展品由集热塔和排列在其周围四面“定日镜”组成，在每面镜子的上方都有一盏750W的照明灯。当观众按动镜子前方的启动按钮时，照明灯会亮起，通过转动“定日镜”将光线反射至塔顶的集热器位置，通过收集热能发电，塔内的LED灯会亮起。反射至集热器上的光线越多，收集热能越多，发电量越高，相应亮起的LED灯也越多。

太阳能热塔式发电系统的优势在于：一、聚光倍数高，易达到工作温度，塔顶的工作温度通常高达1000℃；二、通过镜面反射一次收集热量，方法简捷有效；三、接收器面积较小，能量转化率较高。太阳能热塔式发电系统与传统发电站相比投入成本较高，占地面积也较大，但是，作为一种新型可再生资源，这种发电方式已受到了广泛关注。我国首座70千瓦的太阳能热塔式发电站于2005年在南京市江宁太阳能试验场顺利建成并投入使用，为我国太阳能热发电技术的前行奠定了良好的基础。

10

纳米材料

纳米材料是指由颗粒尺寸在1-100nm之间的超微颗粒组成的材料。纳米是一个极小的长度单位，1纳米为10-9米。当材料颗粒小至纳米级别时，会赋予该材料很多特有的性质，是普通材料无法比拟的。

纳米材料这件展品通过六个部分介绍有关纳米的知识：什么是纳米通过多媒体介绍纳米的概念，纳米材料的特点和应用；纳米磁流体通过互动操作介绍了纳米级磁流体材料的特性；具有纳米涂层的自洁玻璃，通过普通玻璃与纳米涂层玻璃的对比实验，展示了纳米玻璃的优良性能；碳纳米管介绍了碳纳米管强度高、自重轻的特性；钢丝绳、麻绳、碳纳米管纤维的实物展示通过实物外观、尺寸的对比，使观众对碳纳米管小尺度、高强度、强韧性等特质的认识更加直观深刻；最后，观众可以利用展台上的道具，亲自动手拼装一下碳纳米管的结构。

11

可燃冰

可燃冰即甲烷水合物，是未来洁净的新能源。它的主要成分是甲烷分子与水分子。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，被厌气性细菌分解，最后形成石油和天然气(石油气)，其中许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。

在常温常压下可燃冰会分解成水与甲烷，可燃冰可以看成是高度压缩的固态天然气，外表上看它像冰霜。目前，可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘，是一种极具发展潜力的新能源，但由于开采困难，海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内。目前估计世界上可燃冰储量相当于现在已经探明的天然气总储量的两倍，因此如果可燃冰资源得到广泛的利用，将大大缓解未来资源紧张的局面。但如果可燃冰在开采中发生泄露，将加速全球温室效应，最终将造成海底的可燃冰的自动分解，引起恶性循环。可见，可燃冰带给人类的不仅是新的希望，同样也有新的困难，只有合理的、科学的开发和利用，可燃冰才会真正的为人类造福。

12

潮汐发电

在海湾或感潮河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象，早上的称为潮，晚上的称为汐。潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便。

涨潮时，海水具有很大的动能；水位逐渐升高，动能转化为势能。落潮时，水位下降，势能转化为动能。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。

潮汐发电与普通水力发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，带动发电机发电。

13

波浪发电

波浪发电技术是在现有利用海洋波浪能发电研究的基础上，运用成熟的机械制造及发电技术进行有效的组合，将广阔海岸取之不尽，用之不竭的波浪能低成本地转化为电能，为改善沿海地区能源短缺和环境问题开辟一条新的途径。

波浪发电的工作原理就是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电。当波浪上升时将空气室中的空气顶上去，被压空气穿过正压水阀室进入正压气缸并驱动发电机轴伸端上的空气透平使发电机发电，当波浪落下时，空气室内形成负压，使大气中的空气被吸入气缸并驱动发电机另一轴伸端上的空气透平使发电机发电，其旋转方向不变。

03

倒灌壶

倒灌壶也称倒流壶或倒装壶，其造型十分奇特：壶身与壶盖连成一体，以刻花象征性地表现壶盖，但是盖不能开启。既然壶盖不能开启，从哪里装酒呢？原来在壶底的中心有一个梅花形小孔，这就是壶口。灌酒时将壶倒置，从壶底的小孔灌酒。将壶身正过来，就可以从壶嘴倒酒了，而壶底却滴酒不漏。

倒灌壶是根据物理学中的“连通器液面等高”的原理做成的。当连通器中只有一种液体，且液体不流动时，各容器中的液面总保持相平。在和壶口相连接的地方，有一根小管通向壶腹内，酒从底部壶口倒入，灌进的酒通过长注管流进壶的内壁，壶放正后，只要酒高不超过长注管的上口，酒就不会从壶底孔中漏出。

END

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