科學(xué)實(shí)驗(yàn)“演”起來

問：3—5分鐘能做什么？

答：能通過一場(chǎng)精心策劃的科普表演秀展示奇妙的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)意，進(jìn)行生動(dòng)的知識(shí)闡述，追溯“高科技”的來龍去脈……

什么，你不相信？那就一起去全國科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演匯演活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)看看吧！

全國科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演匯演自2017年舉辦以來，如今已是第7屆?；顒?dòng)旨在向全社會(huì)普及科學(xué)知識(shí)，傳播科學(xué)思想，弘揚(yáng)科學(xué)精神，展示科學(xué)魅力，挖掘、培養(yǎng)一大批科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演人才，助力國家科普事業(yè)的發(fā)展以及全民科學(xué)素質(zhì)的提高。

2024年9月29日—30日，全國科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演匯演預(yù)選賽暨湖南省科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演匯演決賽在長沙舉行，50支參賽隊(duì)伍同臺(tái)競(jìng)技，用充滿創(chuàng)意的表演征服觀眾?！肮馀c電”的美麗邂逅，“冰與火”的終極“PK”，焰色反應(yīng)、水面張力等實(shí)驗(yàn)原理的生動(dòng)解析，涉及物理、化學(xué)、生物等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，為大家呈現(xiàn)了一場(chǎng)內(nèi)容豐富、妙趣橫生的科學(xué)盛宴。

即將為大家介紹的5支隊(duì)伍個(gè)個(gè)身懷“絕技”，富有特色：他們有的在預(yù)選賽中沖進(jìn)了前三名，成功晉級(jí)國賽；有的雖然沒有進(jìn)入國賽，卻收獲了諸多好評(píng)，成為觀眾心中的“意難平”。讓我們通過下面的介紹更深入地認(rèn)識(shí)他們，了解劇本創(chuàng)作和實(shí)驗(yàn)展演背后的故事，選出你心中的“TOP1”吧。

1號(hào)隊(duì)伍：感受雷電的神奇

作品名稱：雷電實(shí)驗(yàn)室

自我介紹：團(tuán)隊(duì)在熊舉峰老師的指導(dǎo)下，由朱秋樺、賈美玉、莫振杰、王碩悅涵、唐一丹、彭園園等6名來自湖南師范大學(xué)的研究生組成。

熊舉峰老師主要負(fù)責(zé)設(shè)備的檢查與控制。莫振杰飾演雷電實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員，他身穿防護(hù)服，表演特斯拉線圈放電原理以及擺放一些實(shí)驗(yàn)儀器。朱秋樺飾演一名來實(shí)驗(yàn)室參觀的中學(xué)生“小秋”。小秋性格活潑開朗、敢于冒險(xiǎn)，善于提出問題。賈美玉飾演小秋的姐姐，她也是雷電實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)員，負(fù)責(zé)答疑解惑，講解實(shí)驗(yàn)涉及的科學(xué)原理。王碩悅涵飾演小秋的同學(xué)，她是另一名來實(shí)驗(yàn)室參觀的中學(xué)生，性格文靜、謹(jǐn)慎，善于理性地思考問題。唐一丹負(fù)責(zé)播放展演時(shí)的PPT。彭園園負(fù)責(zé)控制燈光。

實(shí)驗(yàn)原理：

★特斯拉線圈放電

特斯拉線圈是一種通過變頻諧振產(chǎn)生高壓的裝置。其產(chǎn)生的高壓能達(dá)幾十萬伏，使空氣電離，產(chǎn)生電弧，從而模擬“雷電”的形成。

特斯拉線圈形成的“雷電”具有高電壓、小電流、高頻率等特點(diǎn)。以表演時(shí)所用的特斯拉線圈為例，它的功率是2000 W，能產(chǎn)生20萬伏左右的高壓，根據(jù)功率計(jì)算公式P=UI，它產(chǎn)生的電流約為10 mA。而人體能通過的安全電流約為10 mA，因此特斯拉線圈產(chǎn)生的電流并不會(huì)對(duì)人造成威脅。

在表演中，穿著防護(hù)服的實(shí)驗(yàn)員和身處籠子里的演員之所以能近距離接觸“雷電”，是因?yàn)榉雷o(hù)服和籠子都是由金屬做成的。金屬電阻比人體電阻要小得多，此時(shí)相當(dāng)于人體與金屬并聯(lián)，特斯拉線圈產(chǎn)生的電流絕大部分都通過金屬流向了地面，從而保護(hù)了人體。

★避雷針

在雷雨天氣，當(dāng)高樓上空出現(xiàn)帶電云層時(shí)，避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上了大量電荷。由于避雷針針頭較尖，在發(fā)生靜電感應(yīng)時(shí)，導(dǎo)體尖端的電荷密度最大。這導(dǎo)致避雷針與云層之間的空氣很容易被擊穿，使帶電云層與避雷針形成通路。而避雷針則可以把云層上的電荷導(dǎo)入地面，使其不對(duì)高層建筑構(gòu)成威脅。

活動(dòng)感想：相較于科普讀物等靜態(tài)的科普形式，科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演最大的不同在于它的故事性與價(jià)值引領(lǐng)。我們不僅要演繹一個(gè)引人入勝的故事，還要在故事中普及正確的科學(xué)知識(shí)、傳遞求真求實(shí)的科學(xué)精神。

2號(hào)隊(duì)伍：用激光拯救地球

作品名稱：激·光啟未來

自我介紹：本作品以“暗黑族”入侵地球，“萌騎士團(tuán)”為保護(hù)全人類踏上尋光之路為故事背景，演繹了“萌騎士團(tuán)”通過激光照射黑白雙層氣球等一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)激光能量的過程。經(jīng)過一系列的探索，“萌騎士團(tuán)”最終找到了打敗暗黑族的武器——激光，幫助地球恢復(fù)了光明。

團(tuán)隊(duì)由湖南幼兒師范高等專科學(xué)校的劉慶、劉佳欣、陳艷靈、王焜鵬等4人組成。劉慶飾演“暗黑族”，是團(tuán)隊(duì)總負(fù)責(zé)人。劉佳欣飾演“奈亞公主”，負(fù)責(zé)購買、檢查道具和講述實(shí)驗(yàn)原理。陳艷靈飾演“月之星”，負(fù)責(zé)制作PPT并進(jìn)行大部分實(shí)驗(yàn)操作。王焜鵬飾演“幻之星”，是團(tuán)隊(duì)的“武打演員”與“氣氛擔(dān)當(dāng)”。

實(shí)驗(yàn)原理：

★激光的產(chǎn)生

某些物質(zhì)原子中的粒子受光或電的激發(fā)，由低能級(jí)的原子躍遷為高能級(jí)原子，當(dāng)高能級(jí)原子的數(shù)目大于低能級(jí)原子的數(shù)目，并由高能級(jí)躍遷回低能級(jí)時(shí)，就放射出相位、頻率、方向等完全相同的光，這種光就是激光。

★光的吸收

當(dāng)激光筆照射內(nèi)為黑色、外為白色的雙層氣球時(shí)，為什么內(nèi)層的黑氣球爆破了，而外層的白氣球未破？因?yàn)榘咨梢苑瓷涔猓谏梢晕展?，激光透過白色氣球被黑色氣球吸收，導(dǎo)致內(nèi)層的黑色氣球爆破。

活動(dòng)感想：我們是一個(gè)擁有較強(qiáng)凝聚力的團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)成員密切配合，分工明確。從開始準(zhǔn)備到比賽前夕，團(tuán)隊(duì)大概修改了39篇稿子，發(fā)生了很多難忘的事。

例如，在決賽前，由于抽簽抽到最后一組，彩排到了零點(diǎn)，而那天也是一位隊(duì)員18歲的生日。隊(duì)員們趕在零點(diǎn)前陪她買了雞腿，為她唱起了生日歌。

3號(hào)隊(duì)伍：快樂的“泡泡派對(duì)”

作品名稱：不簡(jiǎn)單的泡泡

自我介紹：我們的作品共分為四個(gè)環(huán)節(jié)。第一個(gè)環(huán)節(jié)是表演“噴火泡泡”實(shí)驗(yàn)，第二個(gè)環(huán)節(jié)是表演“不漏水的水杯”實(shí)驗(yàn)，第三個(gè)環(huán)節(jié)是利用泡泡拉膜裝置向觀眾展示表面張力的作用。最后一個(gè)環(huán)節(jié)是互動(dòng)環(huán)節(jié)，展示氦氣泡泡和泡泡套人的玩法，帶大家重溫兒時(shí)的快樂。

團(tuán)隊(duì)成員均來自湖南第一師范學(xué)院，包括：艾振宙（指導(dǎo)老師）、陳洋（科教專業(yè)）、劉暢（科教專業(yè)）、杜靈娜（科教專業(yè)）、蔣湘月（物理專業(yè)）、廖琪（物理專業(yè)）。

陳洋主要負(fù)責(zé)統(tǒng)籌安排各個(gè)隊(duì)員的任務(wù)，與指導(dǎo)老師進(jìn)行溝通和交流，也是作品的主要編劇和魔術(shù)師“樂樂”的扮演者。劉暢主要負(fù)責(zé)劇本的審核修改，也是拉膜裝置的總設(shè)計(jì)師和維護(hù)、美化人員。杜靈娜是劇中“小藍(lán)”的扮演者，主要負(fù)責(zé)PPT的制作、實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理的解析。蔣湘月是劇中“小黃”的扮演者，主要負(fù)責(zé)團(tuán)隊(duì)視頻的拍攝、剪輯，并對(duì)往屆作品進(jìn)行檢索和收集。廖琪是實(shí)驗(yàn)材料的總采購員和舞臺(tái)泡泡師。

實(shí)驗(yàn)原理：

★噴火泡泡

用特制工具在桌面上做一個(gè)泡泡，在泡泡內(nèi)加入可燃?xì)怏w——丁烷。在泡泡上放置一個(gè)鐵環(huán)，戳破鐵環(huán)里的泡泡膜，并點(diǎn)燃泡泡上方的空氣，泡泡就會(huì)噴出火焰。

★不漏水的水杯

在兩個(gè)同樣大小的玻璃杯上分別覆蓋一層網(wǎng)孔大小不一的塑料網(wǎng)，往玻璃杯內(nèi)注滿水后倒置于水槽中，再輕輕拿起，會(huì)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)孔大的杯子里的水全都漏掉了，而網(wǎng)孔小的杯子卻沒有。這是因?yàn)榫W(wǎng)孔小的杯子與水表面接觸的面積更大，能加大水的表面張力，讓水不會(huì)流下來。

★變圓的線圈

把線圈放在泡泡上，戳破線圈里的泡泡膜，線圈會(huì)變圓。這是因?yàn)榇疗婆菖菽ず螅€圈外圍的水分子會(huì)在表面張力的作用下將線圈拉圓。

★飛上天空的泡泡

在泡泡水里加入氦氣，由于氦氣比空氣輕，充滿氦氣的泡泡就能飛上天空。

★能套人的泡泡

按一定配比在水中加入甘油、洗滌劑、泡打粉等。洗滌劑含有表面活性劑，能減小水的表面張力；甘油和聚合物（如膠水）能減緩泡泡膜水分蒸發(fā)的速率；泡打粉使泡泡更容易成形，延長泡泡存在的時(shí)間。綜合作用下，就能實(shí)現(xiàn)泡泡套人啦。

活動(dòng)感想：我們?cè)ǖ谋硌輧?nèi)容是“特斯拉線圈”。前期我們查閱了大量資料，并進(jìn)行了多次討論，最終發(fā)現(xiàn)“特斯拉線圈”表演所需成本較高，且存在一定的危險(xiǎn)性。

前期已經(jīng)投入了那么多，在臨近比賽的時(shí)刻，是否有必要更換表演的主題？在我們迷茫之際，艾老師給我們提供了新的參考方向，并確定了“水的表面張力”這一主題。在整個(gè)團(tuán)隊(duì)的不懈努力下，我們順利完成了所有表演內(nèi)容。

4號(hào)隊(duì)伍：發(fā)現(xiàn)陀螺儀的秘密

作品名稱：陀螺儀的奧秘

自我介紹：我們是來自邵陽市肖海波名師工作室的一支隊(duì)伍。領(lǐng)隊(duì)肖海波擔(dān)任節(jié)目指導(dǎo)；劉立峰扮演好奇且好學(xué)的“劉同學(xué)”，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)操作和提出問題；周凱扮演劉同學(xué)的搭檔“周同學(xué)”，與其共同探討科學(xué)原理，增加互動(dòng)性；尹志剛扮演物理老師，負(fù)責(zé)科學(xué)原理的講解和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)；羊華春扮演政教主任，協(xié)助操作實(shí)驗(yàn)并提出問題，增加劇情的懸念；張付林扮演學(xué)校保安，最初設(shè)定為引起誤會(huì)的角色，后來轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)實(shí)驗(yàn)的參與者。

實(shí)驗(yàn)原理：角動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)中的一個(gè)基本定律，表示一個(gè)系統(tǒng)在沒有外力矩的作用下，總角動(dòng)量保持不變。這一定律在許多自然現(xiàn)象和技術(shù)應(yīng)用中都有體現(xiàn)，比如地球的自轉(zhuǎn)、陀螺儀的穩(wěn)定以及自行車的平衡。

在我們的表演中，高速旋轉(zhuǎn)的陀螺儀具有較大的角動(dòng)量，這使其即使處于非常不穩(wěn)定的條件，如處于懸空的繩子上，也能保持直立不倒。這種穩(wěn)定性是許多旋轉(zhuǎn)物體共有的特性，也是自行車在高速行駛時(shí)更穩(wěn)定，而在低速時(shí)更容易傾倒的原因。

活動(dòng)感想：比賽中最難忘的一件事是，尹志剛老師在參加比賽前不小心把手摔骨折了，這本將給節(jié)目的表演帶來不利影響，但我們重新修改了節(jié)目的設(shè)計(jì)，巧妙地融入安全教育的內(nèi)容，使得節(jié)目更加出彩。這件事也讓我們充分認(rèn)識(shí)到，只要善于思考，就能把劣勢(shì)變成優(yōu)勢(shì)。

5號(hào)隊(duì)伍：體驗(yàn)焰火的美妙

作品名稱：知識(shí)焰火 燃?jí)魡⒑?/p>

自我介紹：我們來自長沙海關(guān)技術(shù)中心，表演內(nèi)容以長沙海關(guān)技術(shù)中心的青年前往河南支教為背景，講述向支教點(diǎn)學(xué)生介紹煙花相關(guān)知識(shí)的故事。

我們的領(lǐng)隊(duì)是王曉麗，指導(dǎo)老師是呂小園。舞臺(tái)參演人員及角色分工如下：楊純、李承堅(jiān)扮演支教老師；黃本堯扮演助教；王曉麗、劉紫涵扮演學(xué)生。

實(shí)驗(yàn)原理：焰色反應(yīng)是煙花呈現(xiàn)不同色彩的秘密所在。將金屬元素置于火焰中，金屬的外層電子會(huì)吸收火焰能量發(fā)生躍遷，釋放的電磁波正好處于可見光波段，從而呈現(xiàn)五彩繽紛的顏色。

冷光煙花是指采用燃點(diǎn)較低的金屬粉末，加工形成煙霧小、氣味輕，并在燃放時(shí)伴有光、火、焰花飛舞等觀賞效果的煙花。

活動(dòng)感想：煙花是湖南的特色產(chǎn)品之一，選擇煙花作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演的主題，可以展示湖南的地方特色和文化。我們認(rèn)為，科普的意義在于把那些原本只在學(xué)術(shù)殿堂或者專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)，以通俗易懂的方式傳遞給大眾，消除大眾對(duì)科學(xué)的神秘感，拓寬人們的知識(shí)面。特別是對(duì)青少年來說，生動(dòng)有趣的科普能在他們心中種下科學(xué)的種子，促使他們未來投身于科學(xué)研究事業(yè)。

在這次科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演匯演中，各代表隊(duì)精心設(shè)計(jì)、各顯神通，利用服裝、道具、多媒體等工具，引領(lǐng)觀眾走進(jìn)一個(gè)個(gè)引人入勝的“科幻空間”。他們通過非凡的創(chuàng)意表演和表達(dá)科學(xué)知識(shí)，極大地激發(fā)了公眾對(duì)科學(xué)的興趣。

看完5支隊(duì)伍的自我介紹和創(chuàng)作背后的故事，你是否也想在生活中嘗試開展這些實(shí)驗(yàn)？趕快行動(dòng)起來吧，說不定下次登上舞臺(tái)的就是你。

彩蛋：于2024年11月29日—12月1日在安徽合肥舉辦的第7屆全國科學(xué)實(shí)驗(yàn)展演匯演活動(dòng)中，1號(hào)隊(duì)伍獲得了特等獎(jiǎng)的好成績(jī)！

（欄目編輯" 田春憶）