科学动手做——神奇平衡鸟

  平衡鸟能以尖尖的嘴巴停在一个尖塔上,而且不论怎么碰它,旋转它,虽然它会摇摇晃晃,但仍然可以稳稳地停着,这情景会让孩子感到不可思议:一只大鸟怎么可能只以尖嘴停在一个点上?它是否也能停在其他地方呢?让孩子试试,把鸟嘴放在手指上,哇,神奇的平衡鸟真的立在孩子的手指上了!

  平衡鸟怎么维持平衡?

  为什么会这样呢?仔细观察,原来平衡鸟的双翼末端加了重物,使得重心维持在双翼之间,也就是鸟嘴的位置,所以只靠尖尖的鸟嘴就能将整只鸟支撑住。如果在平衡鸟身上加放油泥会怎样呢?它还能以尖嘴立在一个点上吗?捏一块油泥放在鸟尾,平衡鸟向后倒了;若把油泥移到其中一只翅膀上,整只鸟可能呈现翅膀一边高一边低的情况,也可能无法再以一个点立着,因为其重心已因油泥放置的多少和位置而改变,只有再调整油泥的量和位置直到重心重新回到鸟嘴时,平衡鸟才能再次以尖尖的嘴巴停在一个点上。

  用毛根制作平衡鸟

  把毛根弯折成像鸟展翅的样子,可以立在细线上吗?答案是不行的,因为此时毛根的重心位置太高了,没有办法维持平衡。如果将两端向下弯曲,使重心降低,这样就能以一个点立在细线上。毛根两边张开的角度越大,稳定性就越高。毛根弯曲后,也可以在两边加油泥等重物,只要适当调整角度,纵使重量不同,还是能保持平衡。此外,如果把「△」部分扭成「|」字形,再将毛根两端往下弯曲,同样也能立在一个点上。

  走钢索的科学小超人

  同理,怎样让小超人纸偶立在细线上?徒手尝试怎么也不会成功,因为纸偶的重心大约在身体的中段,而纸偶被用来立在细线上的点并不是它的重心,纸偶当然会倒。要让纸偶以一个点站立的唯一方式是改变重心。怎样改变重心呢?答案是在纸偶下方增加重物。当我们在纸偶朝下的两端分别夹燕尾夹或粘油泥时,纸偶就能以一个点立在棉线上,如果会倾斜,就调整两边油泥的量。

  如果纸偶能以一个点立在棉线,是不是也能以一个点立在手指上呢?纸偶下方要加多少重物才能以一个点立在棉线上?

  这个尝试过程非常有趣,也非常吸引孩子。其原理十分简单:小超人纸偶因为重心太高,所以无法站立在棉线上;下方加了重物的纸偶,因为重心降低了,所以可以稳稳地站立在棉线上或手指上。

  什么是重心?

  重心是物体各部分重力的集中点,以重心当支点时,物体会呈现平衡的状态。怎样让孩子理解什么是重心呢?以尺为例,让孩子试着以一只手指撑着尺,寻找会让尺平衡的点(位置),告诉孩子,该支撑点就是重心。一般来说,物体的重心越低,越稳固,因此上重下轻的物体很难站得稳,而上轻下重的物体不容易推倒。真的吗?让孩子做一个小实验,拿两块同样大小的长方形积木,一块直立,一块横放,试推看看,哪一块积木比较不容易被推倒?为什么?因为长方形积木的重量平均分布,重心在中间,直立时重心高,所以容易被推倒;平放时,重心降低,所以不容易被推倒。

  不倒翁不倒的原理

  不倒翁的重量都集中在下方,是一种上轻下重的物体,所以用各种方法推它,都不会倒。让孩子以塑料蛋壳和油泥做一个不倒翁,这时候,孩子应该很清楚油泥应该固定在哪里了,因为他们已经知道:重量集中在物体的下方,重心会下降,物体就可以立得稳。

  家长还可以利用身边常见的小东西跟孩子玩重心和平衡关系的游戏,例如牙签、可弯吸管和油泥。做法如下:

   ❶将可弯吸管从弯曲处弯折后,将吸管多余的部分剪掉,使吸管弯曲的两边等长,然后将牙签穿过弯曲部分的中点;

   ❷调整牙签上下部分的长度,我们可以发现,此时吸管就能以牙签尖端立在一个点上;

   ❸再调整吸管张开的角度,此时吸管仍能以一个点立着,转动或晃动吸管,它仍能以一个点保持平衡。另外,也可以在吸管两端加上油泥作为重物,因重心降低,故更容易平衡。整体而言,吸管两边张开的角度越大,其稳定性就越大;牙签上半部越长、下半部越短,越容易平衡。

  日常生活中,很多看似不起眼的素材,往往是许多科学游戏的好材料,而创意则总是隐藏在各种“巧思”中。孩子丰富的创意往往令大人们惊异,在进行游戏时,请家长一定要给孩子思考、展现创意的空间哦!

育儿网广播

《科学小超人》杂志介绍

杂志内容与孩子日常生活密切关联,通过故事、游戏、科学实验等孩子感兴趣的形式,让孩子高高兴兴地与科学做朋友,自己动手学科学,提前接触数理化,并拥有良好的观察力、感知力、操作动手能力,为每个家庭培养一个会解决问题的孩子。