自制簡(jiǎn)易“走馬燈”

齊占波

“走馬燈”是中國(guó)民間彩燈的一種，常見(jiàn)于元宵節(jié)、中秋節(jié)。其原理是，燈內(nèi)點(diǎn)上蠟燭，蠟燭燃燒產(chǎn)生熱量造成空氣流動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，輪軸上有剪紙，燭光將剪紙的影投射在屏上。由于燈的各個(gè)面上一般繪制有古代武將騎馬的圖畫(huà)，轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)好像畫(huà)中人物你追我趕一樣，故名“走馬燈”。

一、實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)

1. 實(shí)驗(yàn)裝置：如圖1所示。

2. 實(shí)驗(yàn)器材：蠟燭、火柴、紙杯、鐵絲、鐵夾、鉛筆、按扣、刻刀。

3. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：如圖2所示，（1）將鐵絲制作成一個(gè)支架，使立起的鐵絲向底座傾斜;（2）用鐵夾將一端削好的鉛筆尖端朝上夾在鐵絲支架上，鉛筆尖大致位于底座的正上方;（3）將一個(gè)按扣安裝在紙杯底部的中央;（4）用刻刀在紙杯的側(cè)面均勻地刻出幾個(gè)同樣的小窗，并折起;（5）將紙杯倒扣在鉛筆上，使按扣位于鉛筆尖上;（6）將蠟燭點(diǎn)燃，放在底座中央。

4. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：將點(diǎn)燃的蠟燭放在底座中央，紙杯將轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

5. 原理分析：蠟燭燃燒放出熱量，周?chē)諝鉁囟茸兏?，密度變小，因此將向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)紙杯轉(zhuǎn)動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，燭焰的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為紙杯的機(jī)械能。

二、典例解析

例 在古代，我國(guó)發(fā)明了如圖3所示的這種流行于民間的玩具“走馬燈”，它的工作原理和近代的燃?xì)廨啓C(jī)相同。如果點(diǎn)燃“走馬燈”內(nèi)的蠟燭，燃燒產(chǎn)生的高溫氣體將 （選填“向上運(yùn)動(dòng)”“向下運(yùn)動(dòng)”或“繞蠟燭旋轉(zhuǎn)”），運(yùn)動(dòng)的熱空氣便推動(dòng)紙風(fēng)車(chē)和固定在轉(zhuǎn)軸上的紙馬轉(zhuǎn)動(dòng)。這種“走馬燈”工作時(shí)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為 能。

解析：點(diǎn)燃“走馬燈”內(nèi)的蠟燭，燃燒產(chǎn)生的高溫氣體將向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的熱空氣便推動(dòng)紙風(fēng)車(chē)和固定在轉(zhuǎn)軸上的紙馬轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程是內(nèi)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。

答案：向上運(yùn)動(dòng) 機(jī)械