走馬燈,又稱跑馬燈,古稱蟠螭燈(秦漢)、仙音燭和轉(zhuǎn)鷺燈(唐)、馬騎燈(宋),漢族特色工藝品 ,屬于燈籠的一種,是一種古老而神奇的光學(xué)玩具,常見于元旦、元宵、中秋等節(jié)日。公元1000年左右,古人就創(chuàng)造了走馬燈,許多古籍都有關(guān)于走馬燈的記述。
走馬燈上有平放的葉輪,下有燃燭或燈,點(diǎn)燃蠟燭,熱空氣上升產(chǎn)生氣流,帶動(dòng)燈內(nèi)葉輪旋轉(zhuǎn),從而使得燈壁上的圖案投影到四周,形成動(dòng)態(tài)的光影效果,仿佛駿馬奔騰,栩栩如生。因在燈各個(gè)面上繪制古代武將騎馬的圖畫,而燈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)看起來好像幾個(gè)人你追我趕一樣,故名走馬燈。由于走馬燈仿佛幾個(gè)人在你追我趕,也用來比喻來往穿梭不停的事物。
走馬燈不僅承載著傳統(tǒng)文化的魅力,更蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)原理,是現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪工作原理的原始應(yīng)用。你想動(dòng)手制作一個(gè)走馬燈嗎?本期科學(xué)課堂為大家介紹走馬燈的制作方法,接下來請(qǐng)跟著本文動(dòng)手實(shí)驗(yàn),揭開走馬燈光影流轉(zhuǎn)中的科學(xué)奧秘。
點(diǎn)燃蠟燭,蠟燭燃燒放出熱量,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使紙杯內(nèi)的空氣溫度升高。紙杯內(nèi)熱空氣密度變小上升,而冷空氣則會(huì)從下方補(bǔ)充進(jìn)來,形成空氣對(duì)流。紙杯頂部設(shè)計(jì)有傾斜的葉片,熱空氣上升時(shí)會(huì)沖擊葉片,產(chǎn)生推力,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,從而帶動(dòng)紙杯持續(xù)旋轉(zhuǎn)起來。
材料準(zhǔn)備:一次性紙杯、美工刀、圓規(guī)、刻度尺、鉛筆、蠟燭、打火機(jī)、子母扣、一次性筷子、小木塊、廢舊筆芯、電烙鐵
實(shí)驗(yàn)操作:1. 用圓規(guī)在一次性紙杯底部中央畫一個(gè)直徑2cm的圓,若沒有圓規(guī),可用小圓環(huán)代替畫圓。
2. 用刻度尺過圓心畫兩條相互垂直的直線至紙杯邊沿。
3. 用電烙鐵在紙杯底部中央(圓心處)開一個(gè)比子母扣凸起部分稍大一點(diǎn)的圓孔。
4. 用美工刀沿著紙杯邊沿將所畫4條直線割開1cm。
5. 用美工刀沿著同一方向貼著紙杯邊沿割開0.5cm,并將割開部分沿同一方向向上翻折起來。
6. 用電鉆在小木塊上開一個(gè)孔徑,比一次性筷子直徑略大的圓孔,將一次性筷子固定在木塊上,再將廢舊筆芯固定在一次性筷子上,使筆尖朝上。
7. 將子母扣放在廢舊筆芯的筆尖上,并將紙杯倒扣在子母扣上。
8. 將蠟燭放在紙杯底下,點(diǎn)燃蠟燭加熱一段時(shí)間后,即可看到紙杯轉(zhuǎn)動(dòng)起來。