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简介
日本NHK教育频道制作了儿童科普系列纪录片《像乌鸦一样思考》,其片名正是从《乌鸦喝水》这个寓言故事中得来,启发孩子观察生活,独立思考的能力。本系列旨在教导孩子科学方法的四个步骤:观察、假设、实验和评估。通过教导孩子科学方法的四个步骤,培养孩子能够像乌鸦一样,用行动和思考去解决问题。
第三集
09:53第一部分:探究笔盖旋转
实验现象
现象一
按压笔盖贴有红色圆点的一端,笔盖转动起来后,我们只能看到红色标记,却看不到蓝色标记。
现象二
按压笔盖贴有蓝色三角形的一端,笔盖转动起来后,我们只能看到蓝色标记,却看不到红色标记。
原理思考
为什么我们按笔盖的哪一端就只能看到哪一端的标记呢?
原理探究
通过放慢镜头,我们可以发现,笔帽上的点的运动是两个运动叠加形成的:一是以笔帽中间为圆心的圆周运动(水平方向),二是以笔帽竖轴为圆心的圆周运动(竖直方向)。两个点在第一个运动中的速度差别小,在第二个运动中的差别大(方向相反)。
第二部分:探究气球变化
实验过程
当向前推动小车时,气球会向后倾斜,但如果用透明箱子将气球罩在里面,推动小车后,气球会如何变化?
提出问题
实验员苍井优提出三个假设:
①跟刚才一样向后倾斜
②与刚才相反,向前倾斜
③保持直立,不倾斜
小朋友们思考一下,到底是这三个假设中的哪个正确呢?还是都不正确呢?
实验结果
通过实验,可以观察到,气球向前倾斜,也就是假设中的②是正确的。
思考原理
最后,优酱(苍井优)来解释为什么气球会向前方倾斜呢?
优酱(苍井优)为我们提供了一个思路,这个实验是与空气惯性有关。可解释到这里就戛然而止了,后续需要我们自己去独立思考。顺着这个思路试想一下,这其中的原理究竟是什么呢?
探析原理
在日本NHK《想乌鸦一样思考》网页上有很多的留言,这些留言中就包含着不同年龄段的人对问题的思考,我们一起来看一下吧~
01
ライチさん(20多岁)
因为想和孩子一起做实验,于是我买了一个氦气球。但是坐电车实验的时候,气球倒向了电车前进方向的反方向。这次我又用汽车进行了一次实验,终于完美再现了电视节目中的实验效果。(试了紧急启动、急刹车等若干方法),孩子特别开心。(电车相邻的车厢都连在一起,算不上完全密闭的空间),(汽车在启动和刹车时的速度会变慢)等等,我想这些会不会是造成实验结果不同的原因呢。顺便提一下,我想看一下在电梯里是不是也会产生同样的现象,于是也拿着气球上下电梯试了,但是气球没有动。
長老カラスから一言(乌鸦长老有话说)(官方)
你实验的次数真是让乌鸦都感到吃惊,感到敬佩。太棒了!!但是,大家注意不要紧急启动和急刹车哟!坐电梯的时候体重会变轻,这个现象也很有趣哦。为什么实验结果不像我们设想的一样呢,请再思考一下吧!
02
马场さん(小学生)
首先,由于用箱子罩住了所以空气阻力就没有了。将车子向前推动的时候箱子内的空气也会向前动。也就是说,将车子向前推,箱子内的空气同时向前动,气球跟空气合在一起也就向前动了。
長老カラスから一言(乌鸦长老有话说)(官方)
你的意思是说,这是因为空气和手推车一起向前动了对吧。但是,手推车向前动的时候,绑气球的绳子也一起动了呢。这样一来,它们全部都会一起动保持一个方向,那么这之中的气球看起来是不是既没有向前动也没有向后动呢。
03
善积さん(大学生)
箱子中的气体比气球更重,根据惯性法则,箱子中的空气会向箱子后方集中,于是会推着更轻的气球向前走,所以气球会向前倒。
長老カラスから一言(乌鸦长老有话说)(官方)
惯性法则是指,乘坐的公交车突然启动的时候,乘客虽然想停住不动但会向后倒的现象吧。在这种情况下,气球没有停住不动反而向前倒了,这种现象用惯性法则来解释是不是合理呢。
04
川口さん(大学生)
我想到一个追加实验。首先,在手推车上准备一个箱子。箱子里悬挂一个物体呈下垂的状态。分别准备一种比空气重的物体和一种比空气轻的物体,各自进行实验。然后,用形状相似的物体进行实验,比如气球和球。再然后,推动手推车,分别观察比空气重的物体和比空气轻的物体是怎样动的。这个实验结果就可以证明,根据物体重量的不同,空气会有着怎样的变化。
長老カラスから一言(乌鸦长老有话说)(官方)
你提出的追加实验很好。如果能展示一下你的假设,并详细说明一下怎样进行验证就更好了。
05
虎之助さん(高中生)
空气因为惯性向后移动,集中在箱子后方。因此,前方的空气就变得稀薄,会把物体吸引过去。因此就会发生气球向前动的结果。
小小思考家
小朋友们,你们觉得谁说的更有道理呢?小星也在认真的思考这个问题!!!
小星也认为这个是由于空气惯性所造成的。正如虎之助さん(高中生)所说,空气由于惯性原因向后移动,从而几种到箱子后方,导致箱子后方的空气浓厚而前方空气稀薄,使得后方压强大于前方压强。气球其实也受到了惯性的作用,但由于同时受到气压差的力,且气压差的力更大一些,最终推动气球向前运动或者可以说前方将气球吸引过去。
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