STEAM CLUB 强烈推荐《未来の科学者たちへ》

Posted 2021-04-24 司蒂姆儿童手创俱乐部 宜兴

牛年大吉

美国天文学家卡尔·萨根曾说：

“每个人一出生便具有成为科学家的潜质，

每个孩子都拥有类似于科学家对大自然好奇和敬畏的感觉。”

科学能给我们的，不只有知识，
它更像是一种训练，

给我们一个不一样的看世界的角度；

它还是一种思维方式，

让我们从小学会像科学家一样思考，

对万物保持一种怀疑思辨的态度，

眼里的世界就会比别人的更辽阔。

小司和大家分享一档日本很流行的寓教于生活的科普节目， 让人们印象中晦涩、无趣的科学变得极有意思。 在收获科学知识的同时，还收获创意灵感 —— 《献给未来的科学家》

这档节目由以设计日本出入境章

而出名的佐藤雅彦监制

它从材料的物理性质出发，

一集用3至6分钟的实验时间，

介绍一种特殊的材料，

把科学知识变成

一系列可视化的创意，

让人们印象中晦涩

无趣的科学变得有趣起来。

如在第一集中就介绍了一种

叫做“超导体”物质。

这种材料极有“特性”，

就是当冷却到一定程度时，

通常会发生特殊现象。

像下方一样将强力磁铁放在

被液氮冷却过的超导体上，

两者之间会立即产生一个抗磁效应，

磁铁没有像常规情况那样下落，

而是悬空在超导体上方了。

即使把它拿起来摇动，

磁铁和超导体的相对位置，

也不会发生任何改变。

再将其反过来，

也还是原来的样子，

在物理学上这种现象叫做

“超导的钉扎效应”。

物质的记忆力比人还要强？

除了人和各种动物有记忆，

你还知道什么有记忆吗？

原来物质材料也是记忆的，

比如这条金属丝

它就“记住”了自己伸直时的状态。

即使把它变得再弯曲，

只要放到60度以上的水里，

就能立刻恢复原状。

金属丝为什么能

自己伸直回来了呢？

别着急，

再来看一下这个紫色小薄片，

平时非常坚硬，怎么也掰不动。

但只要泡在热水里，

就会变得很柔软，

可以用手随意进行拉伸。

再将它放回同等温度的热水中，

又立即恢复到原来的样子了。

看到这估计有小伙伴要问了，

这是怎么回事？

金属丝和薄片肯定有问题！

其实，它们是由一种叫做

“形状记忆材料”的物质构成，

只要遇上高温就可以恢复原状，

而容器里的水就达到了60摄氏度。

这种材料到底有多神奇呢？

哪怕是被压缩到极致的弹簧，

恢复起来也一点都不费力。

首先，先把弹簧拉长，

接着，把弹簧挂在平台上，

底端挂一个小蜡烛。

把蜡烛点燃会发生什么呢？

随着温度地升高，

弹簧居然逐渐收缩，恢复了原样。

那么，

如果给蜡烛放在小车上，

两端同时挂着形状记忆材料的弹簧，

会发生什么呢？

弹簧一遇到火就会收缩，

轨道的一侧会被抬起，

小车自然而然就会滑向另一边，

然后来回滑动。

如此反复，

直到两根弹簧恢复原状。

能被磁石吸起的铅笔芯

根据我们的生活常识，

与物理课本上的知识，

知道磁铁一般只对，

铁、钴、镍

这些“老铁们”有吸引力。

磁铁对石墨和黏土合而成的铅笔芯，

是没有一丁点吸力的。

不过，

当铅笔芯被放入水中，

它就完全变样了！

不仅会受到磁铁的影响，

还会随着磁感线改变运动方向。

将折断的铅笔芯置入有水的玻璃瓶中，

并摇晃均匀。

将玻璃瓶放到两个磁铁之间，

奇迹的一幕出现了，

铅笔芯都沿磁场线，慢慢对齐。

利用这个原理，

实验者还用铅笔芯，

拼出了一组同向运动的字母NIMS。

玻璃“隐身了”

圈圈在看《哈利波特》时，

就曾被一款隐形衣强烈吸引，

觉得这样神奇的事物，

大概只存在于电影中。

没想到在现实中，

还真出现了许多能隐形的物质！

在一期节目中，

一块透明玻璃板放入油中时，

就消失不见了！

再拿一个夹子放在玻璃板上，

并将其浸入混合油中，

看到只有夹子漂浮在水中。

那么，为什么只有玻璃会消失呢？

因为油的折射率=玻璃的折射率

在油和玻璃的交界处，

原本应该被折射的光线，

直接就通过了，

玻璃板看起来才会像“隐形”了。

利用这个原理，

我们在一个大水槽里，

做一个像多米诺骨牌一样的装置，

其中部分部件由玻璃构成，

装置安放好后，

用混合油把水槽装满，

将玻璃珠从左上角的轨道放下，

会发现玻璃球在水中消失了。

但是，它依然在继续运动，

隐形的玻璃球推着红色挡板在前进。

然后，在隐形楼梯上推着圆柱体走，

把多米诺骨牌推倒了。

借物理原理做出这样的实验来

也太有意思了吧！

最强磁铁也有“弱点”？

俗语说“人无完人，金无足赤”，

就连一块磁铁也不例外。

接下来的这个实验就向我揭示了，

具有最强磁力钕磁铁的最大弱点。

节目组用

三个大小相同磁力不同的磁石，

做了一组对比实验。

实验结果出人意料！

先对三块磁石做一个磁力测试，

判断出每块磁铁的磁力大小。

然后将三块磁铁（最右端为钕磁铁）

放置到铝板上，

在铝板下方通过磁力吊起

3枚回形针，

用火对铝板进行加热，

等加热到一定温度时，

钕磁铁下方的回形针第一个掉了下来。

回形针之所以会下落，

是因为磁铁的磁化强度

会随温度的升高而降低，

磁力强度降为零时的温度被称为“居里温度”。

而具有最强磁力的钕磁铁的

居里温度明显低于其它磁铁。

这个实验向我们证明了，

磁力最强的钕磁铁，

是不能在高温环境下使用的。

钻石超强的导热性

世界上最坚硬的矿物质是什么？

当然是大部分女性都喜爱的钻石了。

除了具有坚硬的“品质”外，

它还有另外一个大优点，

那就是拥有极强的导热功能。

首先，我们将一块钻石板

插在具有一定倾斜度的卡槽中，

在斜坡上方放一块冰做自由滑落，

随着冰块的移动，

钻石板渐渐嵌套在冰块内了。

当我们用手指捏住这个钻石板，

冰块就像被切割一样，

从中间开始融化。

但当手指松开，切割停止。

以上种种现象皆源于

钻石的热传导作用。

手温可以通过钻石传热融化冰，

冰也通过钻石传冷给手指。

因此，当同时用铁、塑料、钻石

切割冰块时，

我们会看到，

只有高导热性的钻石板，

会切断冰块。

叶子居然是超防水材料

大家有没有观察过，

水滴落在植物叶子上时会形成

一滴滴像球体的小水珠。

如果用芋头叶子实验一下，

会看到水滴会从叶子的表面滑动并洒落。

这种现象的产生是因为

芋头的叶子具有极强的防水性。

根据其防水原理，

可以制成我们日常用到的防水材料。

像下面这块具有亲水性的玻璃，

当水碰到它的时候，

水会向四外蔓延开。

但给玻璃喷上，

超级防水材料后再滴水，

我们就会看到玻璃上的水珠，

不会像之前那样发散，

而会像芋头叶上的水滴，

成为一个个美丽的圆点。

所以，当水滴到一个四周涂满，

防水材料的玻璃板上的时候，

亲水玻璃像一个小水槽一样，

将水全部聚集在了中间。

同时我们还会发现，

如果玻璃板一半是防水材料，

一半是非防水材料，

水会全部流向未涂防水材料的那端。

依据这种原理，

我们便拥有了新的输送水的方式。

在领域医学就常用到这种方式。

这些实验虽然比较简单，

但却让我们认识到：

即使寻常普通的材料物质，

也隐藏着有趣的“生命力”。

只要通过融入新的想法，

就能诞生许多实用有趣的新事物，

甚至为全人类做出贡献。

就像节目制作组的初衷那样，

他们不奢求每个孩子都能成为科学家，

但希望孩子们能够把看不见的，

“科学原理”与看得见的生活联系起来，

对这个世界有更多了解的同时，

也能有一双善于发现的眼睛，

与一颗充满活力的好奇心。

推荐和小朋友一起观看，

会惊叹其奇妙！

原来，科学这么好玩！