通常情況下我們會認為,科學實驗往往會有一種神秘感,認為科學家離我們很遠。其實,我們每個人都可以是“小小科學家”,都可以利用身邊常見的物品,自己動手做一些簡單的科學實驗。下面,我們就一起動手試試吧。
名師簡介:
張軍,江蘇省南京市玄武高級中學(梅園校區(qū))STEM項目主管,江蘇省首席科技傳播專家,高級青少年科技輔導員;曾經(jīng)多次擔任省級以上賽事評委,撰寫的科普作品多次獲省級以上獎項,“張老師帶你做科學”抖音號有30多萬的粉絲量。
“口吹飛箭”,相信大家都有所耳聞。例如,在各類武俠類影視作品中,刺客常用吹箭行刺;今天的南美土著人、亞馬遜雨林的印第安人還在用吹箭打獵等。小小的吹箭為何有這么大的威力,它又是怎么制作出來的呢?其實,制作“口吹飛箭”很簡單,只需要用吸管、棉簽和剪刀,就能制作出頗具威力的“口吹飛箭”,具體制作過程如下:
1.剪去吸管彎頭部分;
2.將棉簽插進去;
3.用力對著吸管吹氣,“箭”就會飛出去。
一個簡單的“口吹飛箭”就制作完成了。那么,如何才能讓“飛箭”的威力更大,棉簽飛出的距離更遠呢?
安全小貼士:
1.“飛箭”不能使用過硬、過尖的材料,防止人員受傷;
2.不能對著玻璃等易碎品,以及人或動物等發(fā)射“飛箭”。
我們很容易想到的是用力吹,這個來自生活的直覺是有科學依據(jù)的。在高中學習了“加速度”的概念之后,我們就會了解到,物體要獲得一定的加速度,就必須受到力的作用。牛頓第二定律告訴我們,物體質(zhì)量一定時,受到的動力越大,所產(chǎn)生的加速度也就越大。
而棉簽上附帶多少棉花,也會影響棉簽飛行的距離。我們吹氣產(chǎn)生的推力對棉簽來說是動力,而棉簽和吸管壁摩擦會產(chǎn)生阻力。當棉花太多時,棉簽與吸管間的阻力會增大;當棉花太少時,棉簽與吸管之間會漏氣,削弱了動力。
棉簽一旦離開吸管,加速就會停止。在保證推力不變的前提下,加速時間越長,棉簽離開吸管時速度就越大。那么,如何延長加速時間呢?我們可以使用更長的吸管(或?qū)芍芸趯樱饷婀霞垪l固定,用膠帶粘牢即可)。
實際上,棉簽與子彈、炮彈飛行的基本原理是相同的,飛行物的重心分布、空氣阻力等因素都會影響到實際飛行軌跡。重力作用會讓飛行物向下落,而阻力會消耗飛行物的動能,導致速度減小。物體飛行速度越大,空氣阻力也就越大。如果腦洞開得再大一些,你可能還會想到,假如棉簽速度足夠大,它會不會一直飛下去?這也是牛頓當年想過的問題哦,大家可以在網(wǎng)絡上搜一下“牛頓大炮”,將思維的觸角伸得更遠些。
當然,“口吹飛箭”還有升級版的玩法,比如用打氣筒打氣替代嘴吹氣等。那么,你還有哪些創(chuàng)意呢?