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1、东莞科技馆展示内容框架总体概述第一部分 基础科学展厅位置：一楼面积：2000 平方米布局：分成实践与探索、理性的光辉、现代实验方法、最伟大的成就四个展区展示主题：实践与探索（1000 平方米）一. 展示的主要内容1. 力学揭示力学中最基本的概念与原理，演示力在平衡、 运动变化中所起的作用，以及流体在静止和流动状态下的一些基本现 象，重点展示力与平衡、力与运动，力与流体等内容。2. 光学揭示几何光学和物理光学的基本原理，演示光学在 技术上的应用、光引起的错觉现象等，重点展示光的传播特性、光与 镜像、光与错觉，以及激光技术和红外技术的应用等内容。3. 声学主要揭示振动与波的相互关系，重点展示声波的
2、产生、声波的传播、声波的接收与应用等内容。4. 电与磁揭示电学和磁学的一些基本原理，演示串并联电 路、电流的磁效应、电磁感应，以及电与磁的广泛应用等现象，重点 展示电流、静电、磁场、电磁感应等内容。5. 数学机械证明方法介绍数与数的运算规律，以及现实世 界的空间形式和数量关系。二. 主要展项展品（一）力学主题区1. 能量穿梭机：展示物体的能量守恒与转换定律的大型互动展品。由观众自行摇动刚体小球，在险情丛生的轨道上滚动。其运动 形式有离心运动、斜抛运动、斜面上升险断的惯性运动、螺旋 运动、模拟天体运动、小球随机运动、弹性碰撞等，最后回到 出发点。2. 滑轮组爬壁：简单传动机构，互动参与性展品，了
3、解定动滑轮 组的省力与改变方向的机械原理。3. 越转越快：演示角动量守恒原理，人坐在回转椅上，手握平衡 块移至金属杆的外侧，在取得了一定的初速度后，将平衡块慢 慢地向金属杆内侧移动，观察其回转椅由慢向快的转动速度， 如同花样滑冰运动员高速旋转时，手臂变化带来的转速变化的 感觉，体验转动惯量与转动速率的关系。4. 哪个转得快： 了解线速度和角动量原理。用两个质量和大小相 同的圆盘，在一斜台上滚下，观众可看到圆盘下落速度有异。 物质集中於圆盘的中央会较其他地方转动的圆盘跑得更快。5. 动力传递：可采用各种传动自由组合，了解齿轮与连杆在机械 传递中的作用。这是一套演示各种传动和机构的装置，游客通 过
4、操纵手柄可以观察到各种传动装置在动力传递中所起的作 用，如齿轮减速或增速传递、磨擦轮传递、链轮传递、行星齿 轮减速传递、螺旋传递、蜗轮传递、软轴传递、无级变速传递 等机械能的传递，以及各种运动机构，如往复、棘轮、差动、 间歇、往返自动换向、破碎机构、曲柄滑块、万向节、离心调 速机构等等运动机构。6. 气流定球：演示静压大于动压的伯努利原理，将塑料球自动飘 浮在气流柱的中心区域，即上升气流的涡流所产生的举力与球 的重力之间的平衡位置。7. 龙卷风：通过模拟龙卷风现象的演示装置让游客了解大气的气 旋现象。气流在上升的过程中，受周边四根铝管侧壁喷出的侧 向气流影响，发生旋转，形成类似龙卷风的大气气旋
5、现象。8. 群珠推物：演示布朗分子热运动状态，在一个随频率变化的振动平台上，以薄型圆柱体代表分子，当频率发生器开始工作时 圆柱体随振动频率开绐在平台上无序相互碰撞，振动频率加大 促使圆柱体加大碰撞的频率，以此来演示分子热运动现象，而 这种分子的热运动则代表着物体的温度。9. 皂膜屏：液体表面张力，这是一张垂直悬挂的肥皂膜屏，当观 众自己拉起肥皂膜屏时，可以向膜屏轻轻地吹气，观众肥皂膜 屏上的波纹变化，根据液体表面总是受内部分子的相互牵引力 总是趋向于尽可能缩小，所以空中的小液滴往往呈圆球状。10. 马德堡半球：演示大气压的作用。采用真空泵将金属铜鼎抽空 到一定的真空度时，让观众拔鼎来体验大气压
6、力的威力。11. 液体图案：流体动力学中的涡漩现象，它反映了液体流动时经过各种边界或绕过各种物体时的运动状态。游客通过观察液体流动时遇到不同形状的物体，受阻所产生的流线图案的装置。在墙上嵌有四个定型水箱，水箱内有鱼形、水利大坝造型、品 字形建筑物、圆柱形等物体，各表示流动的液体将会碰到的障 碍物，往水箱注水时，游客能看到水经过不同障碍物时形成不 同的液体现象，并能从中了解到鱼为何会逆水游行、飞机的机 翼为何会朝后、建筑群为何不能造成品字形等常见的现象。（二）光学主题区1. 光桌：演示光的组合与分解现象。光线经过棱镜时能发生色散 现象，经过凹凸透镜时产生折射现象，以及经过凹面镜或平面 镜时能产生
7、光的反射，以及红蓝绿滤色镜自由地组合出不同颜 色的光。2. 光谱岛（气体特征谱线）：每种发光气体都具有独特的色线图案， 本展品利用光学观察镜、衍射光栅和不同气体的充气管，让游 客了解光谱与发光气体的对应关系。3. 景像合成（平面镜与半透半反镜）：利用半透平面镜反射，通过 灯光变化，可将人的半身像换成另一个人的半身像，或“重组” 两人的镜像。4. 隐身（利用反射透光）：利用平面镜屋，当一位观众站在镜屋时， 其他的观众会发觉此人的头完全置在一束花朵上，其余身体部 份完全被隐藏起来。5. 反重力镜（镜像对称）： 演示光的对称性。游客在一面平面镜 的一端，任意摆动右手与右脚，另外的游客可看到他有如飞在
8、 半空中一样。6. 虚拟导游：利用凹镜反射成一倒置实象成在镜框外，可望不可即。7. 忽隐忽现：演示线偏振光现象。光在传播过程中，其横波的振 动矢量偏于某些方向的现象，由两块线偏振片（其中的一块为 旋转线偏振片）组成，让观众了解忽隐忽现现象的基本偏振原 理。8. 视觉暂留（变脸漩涡）：视觉神经的滞后效应。先观察旋涡线一 段时间后，再看模型人脸，发现人脸会变形且向外发散的现象。9. 魔屋：在参考系完全倾斜的小屋内，外面看是似乎很正常。但 人站在小屋内，由于视觉上的参照系被歪曲，引起人在屋内上 点站不直的感觉，看上去球体向上滚动，水在倒流的奇妙现象。10. 旋光通道（视觉效应）： 主要展示光学中的一
9、些基本原理和奇 特现象，一个不断地朝同方向旋转的多条变幻的光环隧道，游 客在光环中间的小道上穿行，由于旋转光环的视觉影响，人们 在不知不觉之中会往旋转的相反方向倾斜，似失去平衡的感觉； 万光筒是由多组六块光学平面镜组成的面镜隧道构成，游客在 其内穿行时，时常会出现不能辨别方向的感觉。11. 光棒成像： 视觉暂留现象。游客将一根白色的棒在一定的位置 上来回摇晃，形成一幅“视屏”，还能在此视屏上观看一幅静态 的画面。12. 歧义画系列：如天使谈话、被斜线所截的平行线等。13. 不可能图形：不可能图形的每个局部都是合理的，但由此构成 的整体却是荒谬的。不可能图形的产生往往会瞒过我们的视觉 经验，使我
10、们轻易地把它看成是可能的。（三）声学主题区1. 鱼洗（手动与电动）： 演示波的干涉现象。一个铜盆有耳攀，内盛水，用手搓摩耳攀，可发现水面部分位置，有高高跳起的水洙。当两列波的频率相同、相位差恒定时，在空间相互叠加 时会产生干涉现象，某些点的振动加强，另一些点的振动减弱， 于是水面就出现类似于沸腾的现象。2. 声致沸腾：演示声波现象，此展品采用煤油为传播媒体。装置 内设置一个扬声器的振动产生声波，某些特定频率的声波经管 壁的反射形成驻波的稳定图案，使一些部位的空气迅速地往复 振动（波腹，其发生的位置与数目取决于声音的频率），而另一 些部位的空气一点儿也不振动（波节），液体在波腹处就会随空 气的迅
11、速振动而溅起水洙造型。3. 看得见的声波：演示声波的振动与波的关系。4. 声聚焦：由二个抛物面型的聚声装置构成一组远距离传声系统 二个人一组参加试验，分别站在抛物面声聚焦前，对着会话环 说说悄悄话，尽管场内噪声很大，您们俩说话声音很轻，但还 是能清晰地听到对方的说话声。5. 平板谐振花样：演示振动与波纹，在一块薄型钢平板上堆放着 少量的黄沙，参观者用弓弦拉动钢平板边缘，黄沙随钢平板的 振动频率的差异而产生不同的图案。6. 无声世界：演示声波在不同的空气密度下的传播。在吸音室内 模拟失聪人的现象，或采用玻璃罩内设一个电铃，在非真空状 态游客们可以听到电铃声，在真空状态下就听不到声音。（四）电与磁
12、主题区1. 接通电路（电路桌）： 不同导电体的串联与并联。设置若干个 尚未接通电路的操作装置，如简单的串、并联电路；金属导体； 非金属导体、非导体等。一旦接通线路后，可让参观者自己摇 动金属手柄，开启电动机，点亮小灯泡。2. 人力发电（一组人体发电装置）： 启动小家电：演示电的产生 过程，参观者可以手摇电动机，分别开启收音机、电视机、摄 像机、电风扇电加热器、吸尘器等。3. 听话的小车（用多种传感器控制）传感器电磁控制组装：演示 其应用技术原理。这是一种模块，积木式组装展项，共有三类 模块，一类是传感器组成的感应块，第二类是功能转换块，它 能将电流进行放大，转换，第三类是控制操纵块，它可以将电
13、 流变成机械动作，或其他动力效应。参与者可根据自己选择的 方案，任意将声音、温度、压力、电磁信号、光信号转换成机 械动作，发热、发光、发声等各种操纵和控制。例如组装一架 收音机或一个声控熊猫或手控机械手等。4. 怒发冲冠（静电现象）： 让游客体验处于高电位时的感受。该 展品利用范德格拉夫静电发生器产生 20 万伏的高压静电，表演 者站在绝缘体平台上，手帖在球壳上，当启动该表演设备时， 身体上的电位与球壳的电位一起上升，即等电位上升，或等电 位下降，由于头发有微弱的导电性，一部分电荷传到头发上， 使头发带有同种电荷，产生静电斥力，头发就会竖立起来，为 增强演示效果，表演者可摇晃头部，使头发充分竖
14、立起来。5. 雅各布天梯（放电现象）： 高压静电达到 5 万伏特时，在两弧 型长杆电极之间形成电弧，徐徐上升，如登天梯。高压放电现 象。6. 辉光球：采用双手托起的辉光球，演示等离子态物质。球体的 中心是一个高频高压电极，另一个电极在无穷远空间，电极周 围电场分布是球对称的，当手触摸球时，由于感应形成一个放 电通道，在这条通道上放电较强，辉光特别明亮，并随手的移 动而产生飘移的现象。7. 电磁炮：演示电磁感应现象而设置的一种可操作装置。由电流 产生瞬间感应磁场，金属环受洛伦兹力的作用，沿一固定方向 弹出，本节目可操纵金属环弹出的方向角。8. 电磁魔球（感应电动机原理）： 演示感应电流和法拉第感
15、应电 动机的工作原理。9. 奇异的阻尼：磁涡流现象，通过实验，让观众导电物体与非导 电物体分别穿过磁极时不同的下降速度。10. 魔球：演示演示感应电流和法拉第感应电动机的工作原理。按 动电钮，金属盆内的小球会在埚壁上自行旋转，这是因为金属 小球在三相交流电产生的旋转磁场中，金属小球内产生感应电 流，感应涡旋电流的感应磁场与旋转磁场相互作用，小球就象 电机中的转子那样，产生了旋转运动公转，小球与埚壁的摩 擦产生了自转运动。（五）数学主题区1. 最速降线：物体在通过不同曲率的轨道时，其下降速度会不同 的。2. 混沌摆：数学混沌理论的一种混沌现象的演示方式。一个大摆 连接三个小摆，当大盘带动小摆旋转
16、时，每个摆的运动都会影 响其它摆的运动，因而整个运动混沌无序，无法预测。3. 方形轮：悬链线的概念。当方形轮滚过这些悬链曲线（起伏路 面上的每个隆起的形状）时，其重心总是位于同一高度，这就 是由正方形和悬链之间的数学关系所致。4. 拼搭拱桥：展示悬链线概念，十九块弧形木块不能直接搭成一座拱桥，但用一块有十九块弧形图案的平板就能拼搭起来了，先将弧形木块按规定图案摆放，然后慢慢地掸至九十度角时， 将木板放下，发现这十九块弧形木块居然能拼成一座拱桥。5. 歪像转正像：展示平面与立面的转换关系，这种转换在数学上 有一定的规律，在物理上是柱面镜、球面镜的成像原理。在桌 面上或天花板上有许多变了形的字或人像，直接看不清是什么 东西，但通过曲面镜子观察，就可以清楚地看出是什么字，
