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1、“体验科学”流动科技馆展品讲解培训资料1一、声光体验区1、光的路径按下启动按钮，转动转盘，使激光对向所选光学元件。转动手轮调节光学元件的角度，观察光线通过光学元件的路径变化。为什么光线在不同光学元件中的传播路径不同呢？光线在同种均匀介质里沿直线传播。但光线从一种介质射向另一种介质时，在两介质交界处，会发生折射或反射。而展品中的这些光学元件如凹凸透镜、凹凸反光镜、直角三棱镜、楔形镜、五棱镜和平行玻璃砖都由光学玻璃制成。所以当平行光线由空气射向光学元件时，光的路径发生改变就不奇怪了。应用：凹透镜和凸透镜可以用于制作近视镜、老花镜和放大镜。透镜和反射镜也是组成照相机、望远镜、显微镜等光学系统的最基本
2、光学元件。2、窥视无穷按下按钮后，箱体内 LED 灯及汽车模型就会亮起，转动手轮，后端的反射镜开始摆动，我们就会看到一条无尽的弯曲光隧道。为什么会出现弯曲的光隧道呢？这是因为箱体的前端是一面半透半反镜，后端是反射镜，灯光发出的光线被反射镜反射回来，一部分透过半透半反镜被看到，另一部分被半透半反镜再次反射到反射镜，经过多次反射，无线重复的影像，一个比一个远，就形成了一条无尽的隧道。当摆动后端反射镜时，光的反射路径发生了变化，就会看到弯曲的光隧道。应用：反射镜在生活中有广泛的应用，家庭用的穿衣镜、汽车的后视镜等都是平面反射镜。3、幻像将圆牌投进“投入口” ，会看到观察窗内的青蛙叼住圆牌，推动手柄青
3、蛙吞下了圆牌，同时圆牌落入取出口。这是怎么回事呢？其实这是利用凹面镜成像原理而产生的效果。当物体位于 2 倍焦距以外时，通过凹面镜可成倒立、缩小的实像。展项中，青蛙模型倒置安装于展台下方，并位于凹面镜的 2 倍焦距以外，经凹面镜反射后在观察口处成正立的实像。当我们把圆牌放进“投入口” ，圆牌经过凹面镜所成的“像”恰巧位于青蛙嘴部，这样，我们就看到了青蛙叼住圆牌的效果。应用：凹面镜不仅可以反射成像，它对光线还起到会聚作用，凹面镜的特性应用于太阳灶、卫星天线、雷达、反射式望远镜等。4、空中成像按下启动按钮，摆杆在机构带动下摆动起来，我们就会看到漂浮在空中的文字和图案。按下主题按钮，则可以变更展示主
4、题。一根摆杆为什么在空中会形成图像呢？利用了视觉暂留现象。人眼在观察事物时，景物消失后，影像会在视网膜上保留 0.04-0.06 秒的时间。杆上排布有 LED 灯摆动时，电路控制 LED 灯按程序发光形成扫描图像，虽然不是整幅图像同时发光，由于视觉暂留现象，发光点会在视网膜上保留一段时间，使人感觉看到了完整的图像。应用：电影放映就是以每秒 24 帧的速度连续放映运动过程的各静止画面，使人看到动态影像。5、激光竖琴2按下按钮，拨动琴“弦”，会听到美妙的琴声。为什么无弦琴能发声呢？秘密在琴的上方有多个激光器，下方对应处装有光电传感器。当拨动琴“弦”时，手指就遮住了这束激光，触发了相应的光电传感器，
5、使音响系统发出对应的乐声。连续拨动琴“弦”，就可以听到美妙的琴声。应用：激光是 20 世纪的重大发明，激光光束发散度极小，亮度极高，单色性极好，能量集中，在工业（切割）、农业（育种）、医疗（手术）、通信以及军事等领域都有广泛的应用。 6、声驻波按下自动按钮，利用“频率+”、“频率-”按钮调节声源频率的高低，观察颗粒的振动。管中的小颗粒为什么会跳舞呢？因为喇叭发出的入射声波在管内另一端发生反射而形成反射波，在特定频率下入射波和反射波互相叠加形成驻波，振幅最大的点称为波腹，振幅最小的点称为波节。当调整声源频率时，波腹、波节的位置和振动幅度随之改变，形成看似小颗粒跳舞的现象。应用：驻波在声学、光学和
6、无线电等学科中都有重要用途，它可以测定波长或确定振动系统的固有频率。7、声波看得见转动手轮，选择不同动物，听动物的叫声并观看屏幕中声音波形的变化。按照屏幕提示，按住采集按钮，对着话筒模仿动物的声音，对比自己与动物的声音波形。不管你模仿的有多像，声音的波形始终不相同。这是为什么呢？声音是一种波，声波中记录了响度、音调和音色。声音的强弱称为响度，通常以分贝(dB)来表示，声波振幅愈大则响度愈大。声音的高低称为音调，声波频率愈高则音调愈高。音色是人们对声音音质的感觉，单一频率的纯音不存在音色，音色是对复合音而言。所以即使你尽量模仿动物的叫声，但音色的细微差异是难以模仿的。音色还有其它用处呢，比如敲打
7、火车车轮、锅炉、陶瓷器皿等都是依据音色来判断是否有裂痕的。8、画五角星按下按钮，手持画笔，看着镜子中的像，在底板上沿轨迹画出五角星，这时你会发现，平常非常简单就能画出五角星，怎么在这里却“屡屡犯错”呢？因为镜子中的五角星是平面镜所成的像，它与物体大小相等，左右相反。看着镜中的像画五角星时，手画的方向与实际的图形左右反向，画笔常常不听使唤的偏离轨迹，出现了手、眼不协调现象。经过反复练习，大脑会逐步适应这一变化。平面镜的应用很广泛，舞蹈演员用它来纠正姿势，利用平面镜原理制作的潜望镜可以在水下观察水面上的情况。9、光纤传输全反射原理展示装置由激光器、透明棒、手轮和启动按钮组成。按下按钮，转动手轮，调
8、整激光入射角度，观察激光在玻璃棒内的全反射现象。什么是光是全反射现象呢？光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。光纤传输演示装置由光源、图案转盘、光纤束、手轮和启动按钮组成。按下按钮点亮光源，3转动手轮选择图案，在光纤另一端的显示区会显示出同样的图案。光纤是怎样传输图案的呢？光纤利用光的全反射原理将光线从一端传输到另一端。单根光纤传输单个光点，光纤束形成的光纤阵列还可以传输图像，因此在显示区就出现了圆盘上的图案。光纤通讯就是以光作为载体，利用光的全反射原理使信息近乎于无损失的远距离传输。10、全息照片按下按钮，灯光亮起，你会发现玻
9、璃中出现了齿轮、卡尺等物品。玻璃中的齿轮和卡尺真的存在吗？其实玻璃中只是一张全息照片。全息照片是利用光的干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的。普通照片只记录了物体各点的光强信息，实际上从被拍摄物体上反射出来的光不仅强度不同，而且相位也不同，全息照片既记录反射光的强度，又记录反射光的相位，当你不小心打碎全息照片时，每块碎片都能再现物体的完整画面。应用：全息技术不仅在光学、计量、信息存储方面有着广泛的应用，还在艺术、防伪、军事等领域大展身手。2、电磁探秘11、旋转的银蛋按下启动按钮，会发现银蛋逐渐旋转并竖立起来。是什么原因使静止的银蛋旋转起来呢？展品中三个线圈中通过相位差各为 120 度的
10、交流电，从而形成旋转磁场，由于银蛋是闭合导体，在旋转磁场的作用下产生感应电流形成磁场。两个磁场的相互作用带动银蛋旋转。由于银蛋质量分布不均匀，是偏心的，因此当银蛋旋转时，在离心力、重力以及摩擦力的作用下它便竖立了起来，这正是三相感应电动机最基本的工作原理。应用：旋转磁场还广泛应用于测量仪表等设备中。12、神秘的磁力转动手轮，调整磁铁的高度和角度，会看到铁链竖立在空中。是什么力量使铁链保持不落下呢？当磁铁降到与铁链的距离足够近时，铁链被吸附在磁铁上。当磁铁高度大于铁链长度时，铁链会脱离开磁铁。由于此时磁力通过分布于磁铁附近空间中的磁场继续起作用，所以即便铁链与磁铁完全不接触，只要它们之间的距离不
11、太远，铁链仍会被磁铁吸引而站立在空中。当磁铁与铁链的距离进一步增大时，磁铁的吸引力不足以克服铁链的重力时，铁链就会掉落下来。磁铁广泛应用于电动机、发电机、磁疗、磁悬浮、核磁共振等领域。13、尖端放电转动手轮，随着两个针状电极逐渐靠近，在两个电极尖端之间会发生放电现象。为什么放电现象经常发生在金属的尖端呢？导体上电荷的分布与其表面形状有关，导体表面尖锐的地方，电荷的分布比较密集，当电荷聚集达到一定密度时，产生很大的电场，击穿空气。展品中的两个电极，一个接高压，另一个接地。两根尖针逐渐靠近，在强电场的作用下，尖端附近的空气被电离，出现放电火花，发出噼里啪啦的声音。有时我们要避免尖端放电现象的发生，
12、如高压设备的金属元件要做成光滑的球面防止4尖端放电。另一方面也可以利用尖端放电现象制作避雷针，不断地放电，避免电荷的大量积累，达到避雷的目的。14、雅各布天梯按下按钮，会看到羊角形电极低端的空气被击穿形成电弧，并且电弧不断向上爬升，当爬升到一定高度后断开，而底部又马上形成新的电弧。这其中有什么奥妙呢？两根下窄上宽的羊角形电极，1 根接高压，1 根接地。当两电极间的电压足够高时，电极底部狭窄处的空气被击穿变成导体产生电弧。由于放电过程中底部温度较高，会形成上升的气流，从而推动电弧不断向上爬升，当电弧达到一定高度，电极间距超过“击穿”的临界距离时电弧就熄灭了。如此循环往复，便形成像梯子一样的电弧放
13、电现象，犹如古希腊神话中的“雅格布天梯” 。电力系统中经常会出现电弧放电，如不能及时消除电弧将可能会烧毁电力设备。电弧放电也可以为人们所用，电焊就是利用电弧产生的高温将金属融化，从而将物体焊接在一起。15、人力发电转动手轮带动发电机工作，扳动开关接入不同的用电设备，电流表显示电流的大小随之变化。为什么接入的用电设备越多，转动手轮越费力呢？发电机转子处于磁场中，转子转动切割磁力线，从而在闭合回路中产生出感应电流，供给电路中的用电设备使用，电流表上的指针随之摆动。随着接入电路中用电设备的增加，负载所需要的电流也相应增加，同时增加了发电机转动时的阻力，因此，能感受到用电负荷最多时转动手轮最吃力。电磁
14、感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。16、美丽的辉光按下按钮用手触摸球面并移动，会看到辉光被手吸引着。这是为什么呢？辉光球的中心装有高频高压电极，盘内充满了低压惰性气体。高压电极通电后，由于电场很强，而惰性气体又较稀薄，便被电离激发出美丽的辉光。惰性气体中氦气发蓝色光，氩气发淡紫色光，氖气发橙红色光。当手放在辉光球上时，手与电极之间形成放电通道，此区域的辉光倍加明亮，随着手指在辉光球上移动，放电通道随之移动。我们经常看到街边绚烂闪烁的霓虹灯，就是利用了辉光放电的原理。17、磁铁与线圈按下按钮，磁铁开始旋转，按下左移或者右移调整磁铁位置，转动手轮调整线圈的角度，会发现灯
15、泡的亮度随着线圈角度的改变而变化。这是什么原因呢？在闭合回路中，导体在磁场里切割磁力线时，导体中会产生电流，这就是电磁感应。 “U”型磁铁旋转，磁场中的磁力线也随之转动，调整线圈的角度，使磁力线与线圈平面成一定夹角时，线圈切割磁力线，产生感应电流，灯泡亮起；当磁力线与线圈平面平行时，线圈未切割磁力线，因此不会产生感应电流，灯泡熄灭。电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面有广泛应用，例如磁带录音机、汽车转速表等都是利用电磁感应的原理制作的。3、运动旋律18、听话的小球5按下按钮，启动风机，就会看到沿气流运动的小球到 U 型管上端口时很“听话”的改变了竖直向上的运动方向，进入水平管道。为什么
16、小球会如此听话呢？根据伯努利原理：流体流速越大，压强越小；流速越小，压强越大。风机启动时，竖直向上的气流将管内小球托起，并沿气流中心向上运动。竖直的气流使得 U 型管内产生负压，下端口压强最小，当小球运动到 U 行管上端口时，在负压的作用下，很“听话”的改变竖直向上的运动方向，被吸入水平管道并向下端口处运动。在日常生活中，飞机上天的升力作用、足球运动中的香蕉球、乒乓球运动中的回旋球等都是伯努利原理的应用。伯努利原理的发现，对人类认识流体的特征和规律具有十分重要的意义。19、锥体上滚将锥体放在轨道低端时，会惊奇的发现锥体竟然沿着轨道向上滚去。这其中的奥秘是什么呢?锥体上滚只是表面现象，实际上在锥体上滚过程中，它的重心却是由高到低变化的。倾斜轨道两边呈八字排列，一端低一端高，在低端，轨道间的距离小，支点靠近锥体的中心，锥体重心高，而在高端轨道间的距离大，支点靠近锥体外缘，锥体重心低。所以当把锥体放在轨道低端时，它会沿着轨道向上滚动，这就是锥体上滚的奥秘所在。物体在重力场中受到重力的作用，总会按照降低重心求稳定的规律进行运动。 “降低重心求稳
