小玩童科技小制作小实验教案及原理:饮水鸟

小制作 / 作者:小玩童-科技小制作 / 时间:2016-03-22 05:41:47 / 255613℃

有一种叫“饮水鸟”的经典玩具,既不用喂食,也不需要上发条,它就能不断地低头饮水(请看如下视频),它是不是一部不需要能量的永动机呢? 
其实它只是利用了纱布的毛细现象及杠杆平衡原理。 
这只“鸟”的“鸟嘴”部分的纱布浸到水里,纱布被水浸湿以后,由于毛细现象,水就引上来,慢慢地越过头部的拐角。一旦过了这里,浸湿的速度就加快,“鸟肚子”里渐渐充水,加重了后部的重量,最终破坏了平衡,于是“鸟头”抬起,水泻下来。这样的过程不断反复,鸟儿就不断地点头饮水了。

本作品取材方便,只需要一个小勺、一截纱布、一颗大头针、一根大吸管、一根小吸管等这些生活中常见的材料,然而现象却非常有趣。
以下几张饮水鸟的结构特写会帮助你更好的理解它。      
 这就是小鸟的嘴巴,它可是小鸟饮水的关键啊。小小的大头针支撑着小鸟身体平衡。 勺子正面和背面。
看,小鸟又在喝水了!一个勺子上加一根塑料吸管(如上图),管里装上纱布,便构成了“小鸟”的“身躯”,也是小鸟能够不断饮水的保证。
追本溯源:

关于饮水鸟的出处,从别莱利曼撰写的《趣味物理学续编》推断,“饮水鸟”至少是在上世纪30年代就已经存在了,之后却在国内外销声匿迹了。上世纪八十年代,日本学者酒井先生写的《游戏力学》上,又对饮水鸟的制作过程做了详细的介绍。饮水鸟是我国的一种传统玩具,据说在几百年前就已经出现。它能够不停地自动抬头低头,像正在饮水的小鸟,十分的新奇,让人看后很有兴趣。可是你知道它的工作原理是什么?你想自己也动手做一个这样的饮水鸟吗?走吧一起试试去。

实验重点:

利用毛细现象做有趣的实验

实验目的:

手工DIY科技小制作了解毛细现象的特性及生活应用

实验认知:

科普读物中记载的饮水鸟,主体由玻璃制成。它的身体是一根玻璃管,管的上端是一个小球,也就是鸟头,管的下端是一个大球,也就是鸟的尾部。球内装有液体,管的下端浸在液面下。整个鸟身是密闭的,架在一个类似鸟腿的座上。它的头部粘有尖尖的嘴,尾部粘有羽毛。为了让人不能看清鸟身体里的秘密,它的身体被涂上了黑色。而它的神奇之处就是,在鸟的面前放上一杯水,鸟就会俯下身去,把嘴浸到水里,“喝”了一口后,又直立起来。可是直立一会儿它又会俯下身去,等到鸟嘴浸到了水,“喝”了一口,又会直立起来。就这样,它不停地点头喝水,就像是一台永动机。下面的实验是根据毛细现象做的一个类似的饮水鸟,同学们可以想想二者有什么区别。

实验步骤:

1.实验准备:认识实验器材:底座、扁立柱水槽塑料杯、棉花、鸟形体、铁丝。

2. 先把底座跟立柱组装起来后,再把铁丝从外侧先穿过一根立柱在分别穿过鸟形体两侧的小孔和另一根柱;将底座组装好的鸟形体放入水槽一侧,把棉花浸水后塑成条状放入鸟形体中 (鸟形体前端的棉花要多一些使鸟形体向前倾斜)水杯内装满水后放置于鸟头下方,适当调整水杯高度。(棉花前端拉长少许使之能够接触到杯中水)

3. 现象观察:我们可以看到从鸟头中垂下来的棉花,不断地能把水吸上去,通过棉花自身传递到最后水聚到一定量时,就会顺着鸟体下方流到盒中,这样就造成鸟体尾部水量增加,也就是重量逐渐加大,达到尾部的重量超过头部重量时,尾部下垂,里面的水就被倾倒,此时鸟体头部重量大与鸟体尾部,致使鸟体头部下沉,鸟体头部的棉花则浸到水中,棉花在水中因毛细现象把水引到鸟体中,鸟体中的棉花也因毛细现象又把水引到鸟体尾部,当聚到一定量时,又会回到我们开头讲到的步骤上来,这样反反复复使饮水鸟能为一个循环状态。

提示:棉花放入鸟体的位置一定要适当,不能太靠头部,也不能太靠尾部,要多次实验,找到最合适的位置!

知识拓展:

在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子.植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管,它能把土壤里的水分吸上来.砖块吸水、毛巾吸汗、粉笔吸墨水都是常见的毛细现象.在这些物体中有许多细小的孔道,起着毛细管的作用.

有些情况下毛细现象是有害的.例如,建筑房屋的时候,在砸实的地基中毛细管又多又细,它们会把土壤中的水分引上来,使得室内潮湿.建

房时在地基上面铺油毡,就是为了防止毛细现象造成的潮湿.水沿毛细管上升的现象,对农业生产的影响很大.土壤里有很多毛细管,地下的水

分经常沿着这些毛细管上升到地面上来.如果要保存地下的水分,就应当锄松地面的土壤,破坏土壤表层的毛细管,以减少水分的蒸发。

实验报告:

找找你身边还有什么毛细现象呢?快来手工DIY自己的科学小玩具吧!欢迎采购本公司研发的小顽童系列科教产品。

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