走马灯是中国传统玩具之一,是灯笼的一种,常见于元宵、中秋等节日。因多在灯的各面绘制古代武将骑马的图画,而灯转动时看起来好像几个人你追我赶一样,故名“走马灯”。
一、STEAM活动目的
1.科学知识:
(1)了解空气受热以后体积会膨胀,重量会变轻,会向上升的科学原理;
(2)理解转轴、轴承和转动;
(3)了解金属材料的性质。
2.技术和工程:
(1)会使用工具加工金属片和铁丝;
(2)会调整走马灯扇叶结构保持稳定转动;
(3)会调节蜡烛位置保证实验成功。
3.艺术和数学:
(1)会设计人形或马形金属片;
(2)会绘制结构均匀的旋转扇叶供剪制。
二、器材和工具
1.配套器材:镀锌铁丝1根、薄铝片2片、金属按扣1个、蜡烛1盏,叶轮制成品1件。
2.其他器材和工具:剪刀、尖嘴钳、锉刀、易拉罐、白纸、铅笔、圆规、铝箔、回形针 等。
三、方法和步骤
1.制作风叶轮。找一张白纸,用圆规画一个圆,然后沿着直径把圆12等分。找一个薄铁皮,铺在白纸背面,用剪刀沿着圆弧把圆剪下来,再沿着直径方向的等分线各剪一刀,取出金属片。 用尖嘴钳沿一个方向将剪口处的一边向下弯曲10°~30°,制成小叶轮。
2.制作转动轴承。在小叶轮的圆心处钻一个孔,安装一套搭扣。
3.制作转轴。找一个细铁丝,弯曲成支架。底部能够平稳地放置在桌面上,上部能够顶在风叶轮中间的搭扣凹槽处。将铁丝上端用矬子锉尖。
4.装配。将支架放在桌面上,再将风叶轮通过搭扣凹槽架在支架的上端。通过改变支架的形状,调节整个装置平衡并可自由旋转。
5.实验。在支架下放一盏小蜡烛并点燃,将整个装置放在小蜡烛上方,观察风叶轮运动情况。实验发现,用铝皮制作的小叶轮在蜡烛火 焰上方转动起来,这是最简单的走马灯。
四、原理和解释
空气受热会膨胀,比原来的要轻。轻的空气向上流动,形成一股向上的热气流。热气流可带动走马灯上面的叶片旋转。
叶轮旋转的速度跟热对流的强度成正比,而热对流的强度跟手掌与周围空气的温度差成正比,也就是说,蜡烛上方温度越高,环境温度越低,这个实验就越容易成功
五、注意事项
1.制作走马灯,使用有关工具,应在老师或家长的监护下进行。
2.点燃蜡烛时应注意用火安全。
3.走马灯不使用时,应放置在干燥处,切勿挤压,以防变形。
六、拓展和延伸
1.制作掌上热风车;2.制作蛇形走马灯;3.制作纸杯走马灯;4.制作旋转灯笼。详见配套视频资源。
七、网络资源索引
1.掌上走马灯v.youku.com/v_show/id_XMjkzMjI0MDAw.html。
2.走马灯游戏v.ku6.com/show/GIg3T-M9XUIIu1QV.html。
本活动适合于幼儿、小学生和中学生,适宜在学生家庭、学校、青少年活动中心、综合实践活动基地、社区和社会培训机构开展。
视频资源