展品尺寸:約3×1.8×2米(寬×深×高)
知識(shí)點(diǎn):
密度是物質(zhì)的特性之一,每種物質(zhì)都有一定的密度,不同物質(zhì)的密度一般是不同。一般來說,不論什么物質(zhì),也不管它處于什么狀態(tài),隨著溫度、壓力的變化,密度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。
參與方式:
機(jī)電互動(dòng),共5個(gè)互動(dòng)模塊。
(1)分分合合
展臺(tái)上設(shè)置裝有兩種無色透明、密度不同的液體瓶子,在兩種液體的交界面上懸浮著兩種密度不同的浮塊。上下晃動(dòng)瓶子,原本在液體中間懸浮的浮塊,一個(gè)向上浮到液體表面,一個(gè)向下沉到液體底部;再靜置一會(huì),浮塊又會(huì)回到瓶子中間,呈現(xiàn)懸浮的狀態(tài)。
(2)雙向浮沉子
展臺(tái)上設(shè)置密閉的水箱、多個(gè)密度不同的浮沉子、壓力調(diào)節(jié)器(注射器)。觀眾通過擠壓、提拉壓力調(diào)節(jié)器(注射器),控制浮沉子的沉浮。當(dāng)水箱壓力增強(qiáng)時(shí),浮沉子內(nèi)的空氣柱受壓后壓縮、體積減小,浮沉子密度增加而下沉;當(dāng)水箱壓力減小時(shí),浮沉子內(nèi)的空氣柱失壓后膨脹、體積增大,浮沉子密度減小而上升。控制好壓力的變化,可以做到密度不同的浮沉子依次上升或者下降。
(3)氣泡沉船
展臺(tái)上設(shè)置水箱、氣泡發(fā)生裝置、小船。觀眾按下通氣按鈕后,氣泡發(fā)生裝置會(huì)向水箱內(nèi)釋放大量的氣泡,水箱上部漂浮的小船會(huì)隨之沉入水底。當(dāng)水中混合了大量空氣后,變成了水-空氣的混合液,混合液體的密度小于小船的密度,小船獲得浮力減小,便沉入水底了。
(4)熱氣球稱重
展臺(tái)上設(shè)置熱氣球、熱源(白熾燈)、電子秤。觀眾通過按鈕點(diǎn)亮燈泡,燈泡會(huì)加熱周圍的空氣,根據(jù)熱脹冷縮原理,空氣會(huì)從熱氣球中被排出,使得熱球整體的質(zhì)量減輕,通過電子秤上顯示的重量變化,得到熱氣球內(nèi)部的空氣,隨著溫度的升高空氣密度減小,從而使得熱氣球上浮。
(5)真假皇冠
展臺(tái)上設(shè)置兩個(gè)透明水池、天平。天平兩端分別懸掛兩個(gè)皇冠。觀眾觀察天平,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)皇冠一樣重。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使皇冠完全浸入水中,發(fā)現(xiàn)此時(shí)天平不再平衡,且水池中的水上升高度也不一樣。
設(shè)計(jì)和工藝要求:
分分合合:由支架、彈簧、瓶子、兩種不相容的液體以及兩個(gè)密度不同的浮子組成。兩種液體選擇合理,彼此不相容并且密度不相等,對(duì)光線的折射率近似,確保實(shí)現(xiàn)上下分層的同時(shí)肉眼觀察基本無法分辨其分界線。密度瓶內(nèi)2種密度不同的小球,經(jīng)過精密計(jì)算出體積與質(zhì)量,再經(jīng)數(shù)控精加工保證質(zhì)量。
雙向浮沉子:由密封的水箱、壓力調(diào)節(jié)裝置、水、浮沉子、皮塞等組成。水箱透明,堅(jiān)固耐用,密封設(shè)計(jì)合理,有方便換水的設(shè)計(jì)。壓力調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)合理,可以精確調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的壓力,且穩(wěn)固耐用。
氣泡沉船:展品由水箱、小船模型、氣泡發(fā)生裝置、按鈕以及水組成。小船在正常狀態(tài)下確保船身上半部分處于出水狀態(tài)。氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣泡細(xì)密,保證沉船效果顯著。
熱氣球稱重:由靈敏電子秤、熱氣球、燈泡、以及按鈕組成。從觀眾按下按鈕到熱氣球開始上升等待時(shí)間不超過15秒。燈泡功率與位置設(shè)計(jì)合理,不會(huì)導(dǎo)致觀眾眼睛不適。有合適的防護(hù)裝置,不會(huì)燙傷觀眾。
真假皇冠:由亞克力透明水池、天平、皇冠、手輪組成。天平靈敏,不易損壞,且有調(diào)校設(shè)計(jì)。皇冠為金屬材質(zhì),表面鍍金,不因經(jīng)常浸入水中而導(dǎo)致變色。
其他要求:
真假皇冠須配備教育活動(dòng)道具“金塊”、“皇冠1”、“皇冠2”、“皇冠3”。皇冠1、2、3三者外形一致、質(zhì)量完全相等。“皇冠1”與“金塊”體積完全一致;“皇冠2”設(shè)置可拆裝雜質(zhì)模塊,體積大于“金塊”體積;“皇冠3”設(shè)置隱蔽氣室結(jié)構(gòu),可與外界聯(lián)通和封閉,體積大于“金塊”體積。