每日科普|巧用能量的重力小车

物体被举高后,就具有了对外做功的能力,也就是具有了能量。我们把这种由于被举高而具有的能量叫作重力势能。在生活中,我们可以巧妙地利用这种能量。看,我们制作重力小车,之后在这种能量的“帮助”下,小车跑起来了。

制作材料与工具

一次性筷子、瓶盖、竹签、吸管、细线、螺母、热熔胶枪,如图1。

图1

制作步骤与实验

1.取3根一次性筷子,用热熔胶将它们粘成一个三角形,如图2。再用同样的方法准备一个同样的三角形,如图3。

图2

图3

2.将吸管剪成两长两短,将一根长吸管的一端粘在一个三角形的一条边下方,然后将这根长吸管的另一端粘在另一个同样的三角形对应的边下方,与最近的三角形的角相距2~3cm,两个三角形处于平行状态,如图4、图5。

图4

图5

三角形粘有吸管的那一面为重力小车的底盘所在的面。

3.将竹签插入另一根较长的吸管内,使其两端露出吸管一部分,如图6。

图6

4.用热熔胶枪把插在吸管中的竹签固定在底盘的对角上,也就是车顶的位置,如图7。

图7

5.将两根短吸管分别粘在车底的两根一次性筷子上,这两根短吸管相隔一定的距离,开口相对,都与最近的一个角相距2~3cm,如图8。

图8

6.在底盘的长吸管和两根短吸管内分别插入竹签,作为小车轮子中间的轴,如图9。

图9

7.取4个瓶盖,在其中间打孔,作为小车的轮子,如图10。

图10

将竹签的两端分别插入瓶盖的孔中,再用热熔胶固定,瓶盖和竹签构成的整体可以在吸管中自由地转动,如图11。

图11

8.将细线的一端系在小车底盘的竹签上,用热熔胶固定,如图12。将细线的另一端绕过“车顶”,悬挂一个重物(如螺母),如图13。

图12

图13

9.转动与细线相连的竹签,使细线慢慢地缠绕在竹签上,细线上的重物随之上升,如图14。把小车放在地上,松手后,小车就在重力的作用下跑起来了,如图15。

图14

图15

原理分析:

重力势能是机械能的一种,物体具有重力势能也就是具有了对外做功的本领。我们制作的小车就是由被举高的螺母的重力势能来驱动的。

我们转动连接轮子(瓶盖)的横杆(竹签),让细线缠绕在横杆上的过程,就是给小车“充能”的过程——使螺母被举高而具有了重力势能。将小车放在地上松开手后,螺母受到重力作用下落,轮子随之转动起来,小车也就跑起来了。

(作者单位:重庆市育才中学校)

来源:《发明与创新》

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