平衡鳥能以尖尖的嘴巴停在一個尖塔上,而且不論怎么碰它,旋轉它,雖然它會搖搖晃晃,但仍然可以穩(wěn)穩(wěn)地停著,這情景會讓孩子感到不可思議:一只大鳥怎么可能只以尖嘴停在一個點上?它是否也能停在其他地方呢?讓孩子試試,把鳥嘴放在手指上,哇,神奇的平衡鳥真的立在孩子的手指上了!
平衡鳥怎么維持平衡?
為什么會這樣呢?仔細觀察,原來平衡鳥的雙翼末端加了重物,使得重心維持在雙翼之間,也就是鳥嘴的位置,所以只靠尖尖的鳥嘴就能將整只鳥支撐住。如果在平衡鳥身上加放油泥會怎樣呢?它還能以尖嘴立在一個點上嗎?捏一塊油泥放在鳥尾,平衡鳥向后倒了;若把油泥移到其中一只翅膀上,整只鳥可能呈現(xiàn)翅膀一邊高一邊低的情況,也可能無法再以一個點立著,因為其重心已因油泥放置的多少和位置而改變,只有再調(diào)整油泥的量和位置直到重心重新回到鳥嘴時,平衡鳥才能再次以尖尖的嘴巴停在一個點上。
用毛根制作平衡鳥
把毛根彎折成像鳥展翅的樣子,可以立在細線上嗎?答案是不行的,因為此時毛根的重心位置太高了,沒有辦法維持平衡。如果將兩端向下彎曲,使重心降低,這樣就能以一個點立在細線上。毛根兩邊張開的角度越大,穩(wěn)定性就越高。毛根彎曲后,也可以在兩邊加油泥等重物,只要適當調(diào)整角度,縱使重量不同,還是能保持平衡。此外,如果把「△」部分扭成「|」字形,再將毛根兩端往下彎曲,同樣也能立在一個點上。
走鋼索的科學小超人
同理,怎樣讓小超人紙偶立在細線上?徒手嘗試怎么也不會成功,因為紙偶的重心大約在身體的中段,而紙偶被用來立在細線上的點并不是它的重心,紙偶當然會倒。要讓紙偶以一個點站立的唯一方式是改變重心。怎樣改變重心呢?答案是在紙偶下方增加重物。當我們在紙偶朝下的兩端分別夾燕尾夾或粘油泥時,紙偶就能以一個點立在棉線上,如果會傾斜,就調(diào)整兩邊油泥的量。
如果紙偶能以一個點立在棉線,是不是也能以一個點立在手指上呢?紙偶下方要加多少重物才能以一個點立在棉線上?
這個嘗試過程非常有趣,也非常吸引孩子。其原理十分簡單:小超人紙偶因為重心太高,所以無法站立在棉線上;下方加了重物的紙偶,因為重心降低了,所以可以穩(wěn)穩(wěn)地站立在棉線上或手指上。
什么是重心?
重心是物體各部分重力的集中點,以重心當支點時,物體會呈現(xiàn)平衡的狀態(tài)。怎樣讓孩子理解什么是重心呢?以尺為例,讓孩子試著以一只手指撐著尺,尋找會讓尺平衡的點(位置),告訴孩子,該支撐點就是重心。一般來說,物體的重心越低,越穩(wěn)固,因此上重下輕的物體很難站得穩(wěn),而上輕下重的物體不容易推倒。真的嗎?讓孩子做一個小實驗,拿兩塊同樣大小的長方形積木,一塊直立,一塊橫放,試推看看,哪一塊積木比較不容易被推倒?為什么?因為長方形積木的重量平均分布,重心在中間,直立時重心高,所以容易被推倒;平放時,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,是一種上輕下重的物體,所以用各種方法推它,都不會倒。讓孩子以塑料蛋殼和油泥做一個不倒翁,這時候,孩子應該很清楚油泥應該固定在哪里了,因為他們已經(jīng)知道:重量集中在物體的下方,重心會下降,物體就可以立得穩(wěn)。
家長還可以利用身邊常見的小東西跟孩子玩重心和平衡關系的游戲,例如牙簽、可彎吸管和油泥。做法如下:
?將可彎吸管從彎曲處彎折后,將吸管多余的部分剪掉,使吸管彎曲的兩邊等長,然后將牙簽穿過彎曲部分的中點;
?調(diào)整牙簽上下部分的長度,我們可以發(fā)現(xiàn),此時吸管就能以牙簽尖端立在一個點上;
?再調(diào)整吸管張開的角度,此時吸管仍能以一個點立著,轉動或晃動吸管,它仍能以一個點保持平衡。另外,也可以在吸管兩端加上油泥作為重物,因重心降低,故更容易平衡。整體而言,吸管兩邊張開的角度越大,其穩(wěn)定性就越大;牙簽上半部越長、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,往往是許多科學游戲的好材料,而創(chuàng)意則總是隱藏在各種“巧思”中。孩子豐富的創(chuàng)意往往令大人們驚異,在進行游戲時,請家長一定要給孩子思考、展現(xiàn)創(chuàng)意的空間哦!