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利津县北宋镇第三中学校本课程科技活动课自编教材
序言 什么是科技小制作
一、什么是科技小制作
我们是怎样来定义“科技小制作”的？
1、首先解释什么是“制作”
制作就是动手去创造一件原来并不存在的东西，买的不算。
2、什么是“小”制作？
①体型小，盖房子、造汽车不算；
②结构简单，计算CPU芯片体积够小了，但那显然是“大”制作，一般只要制做几个零件，再组装起来就做好了；
③材料好找。很多材料在家里就可以找到，如空纸盒、牙膏皮、泡沫塑料、罐头筒、废圆珠笔芯、坏了的玩具、铁丝、铁片等。
④加工容易。多数项目工艺技术要求低，不需要复杂的加工设备，一般通过家用工具就能够完成。
⑤花钱少。有些项目甚至可以不花钱，不会增加家庭负担。
⑥见成果快。不少项目只要一天、半天就可以做成，符合少年儿童心理，容易推广普及。
3、如何才算“科技”小制作？
用手挖块泥巴，捏成泥人，这个不算。因为没利用任何工具，所以你捏得好只能算艺术品，跟科技不搭边。只要制作过程中使用了比螺丝刀更复杂的工具，都应该算在科技制作里面。科技分成“高”科技和“低”科技，我们只关注于低科技。
二、科技小制作的组织形式
1．单独制作
这是课外科技小制作的主要组织形式，学会从书刊、电视、广播、互联网以及专家那里获得信息，自主搜索、分析、加工信息，养成独立学习的能力。只有这样，在学习过程中你才能激活已有的知识，运用已有的知识储备去探究、解决现实问题。
2．小组合作制作
合作是人类社会赖以生存和发展的重要动力。学会共同生活，培养在活动中的参与和合作精神将使你终身受益。课外科技小制作也是如此，有效地开展合作学习活动，可以唤醒你沉睡的潜能，激活封存的记忆，开启封闭的心智，可以做到个抒己见，取长补短。
3．和家长一起制作
在面对纷繁复杂的科学世界时，相信你会产生无比的激情。我们应该懂得到校园、家庭、大自然中去学科学、用科学，其中家庭是科学活动中一片重要的天地，我们可以和父母一道参加科技小制作。
三、科技小制作的一般方法
科技小制作的一般方法有以下几种，但每件科技产品的开发，并非只用了一种科技创作方法，有时，是多种方法综合运用的结果。
1．模仿法
模仿法是中学阶段主要的科技创作方法。例如鲁班师傅模仿茅草的特征，发明了锯子。模仿法会使人产生新奇的创意，有时会使真产品得以改进。
2．组合法
组合法是把几个事物合成（绝非多事物的简单相加）新事物的方法。组合法可以优化结构、加强功能、取长补短。如将通电螺线管和铁心组合，便成了电磁铁；将支架、衔铁、电磁铁、弹簧的动静接触点组合，就成了电磁继电器。
3．分解法
就是将一个事物分解成几个新事物的思维方法。如从旧电视机中分离出收音机来，从旧收音机中可以分离出音箱元件来。可见，分解法是组合法的逆过程，又称负组合法。
4．集中法
集中法是指收集信息、分析问题、思考问题都指向一个中心，指向一定的目标或结果。如要某人出差到某地，可以乘坐多种交通工具，他最终选择一种合适的交通工具去。又如物理教学中的一题多解正是集中法的体现。
5．逆向法
逆向法又称对立法或转化法，人们通过逆向思维的方法找出已有事物、信息对立状态。它探索了许多新问题，创造了许多新事物。如牛顿第一定律描述了不受力的物体将静止或匀速直线运动。教师可以引导学生逆向思维：保持静止或匀速直线运动的物体受力情况又如何？
6．否定法
否定法是指对现实事物、信息、思路进行否定从而提出新事物、新信息、新思路的思维方法，教师应常问学生：如果不是这样？那会怎样？如选择做导线的材料，不用尼龙线绳，能否用铁丝、铝丝、铜丝？千里眼看不远，能否用电视、雷达？
7．移植法
是指将某个概念、原理、方法或器材运用到另一个问题上，发明新成果的创造方法。如将磁极间的相互作用原理“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”移植到火车上，可以制造出时速高达300km的磁悬浮列车。
8．希望法
是指对某事物提出某种希望，某种要求，然后再想办法解决的创造方法。如我们希望一个定值电阻的阻值发生可大可小的变化，便创造了滑动变阻器。希望温度计离开人体后温度不再下降，便创造出了细小缩口的体温计。
9．还原法
还原法是指先想到某一原理或现象所揭示的本质问题，某器材或方法的原本作用，即找到问题的起点，然后从这一起点出发进行创造性思维的方法。如看见了雨伞，就想到它原本作用是为了遮雨。因此，遮雨是问题的起点，然后围绕“遮雨”这个问题，找到许多新办法，如：修建房屋可遮雨，洞穴中可以遮雨。
四、科技小制作的具体过程
科技小制作一般分为准备阶段、酝酿阶段、豁然开朗阶段、验证阶段。
1、准备阶段
要开展科技小制作活动，首先是针对要解决的问题收集材料、分析材料、分析自己要解决的问题。不要急于求成，没有充分的准备，将会一事无成。这就是准备阶段。
2、酝酿阶段
酝酿阶段是提出问题和解决方案的最艰苦的环节，要对各种材料进行深入细致地分析，进行消化、吸收。真创造往往要经历漫长的酝酿期，如大科学家爱因斯坦经过“十年沉思”和“十年深思”才创立了广义相对论。
3、豁然开朗阶段
经过一段时间的酝酿期后，常常会出现灵感，也就是“柳暗花明又一春”的新境地，这就是豁然开朗阶段。
4、验证阶段
因灵感不等于逻辑思维，经灵感获得的结果，必须经严密的逻辑推理并结合实验进行检验，对不合理的地方要进行修补使其达到完美，这就是验证阶段。
电磁秋千
这种电磁秋千最早是在一位中学物理教师的博客里看到的，后来在“兴华教育网”里又看到有视频。它的优点是，不使用任何电子元件，仅仅利用电磁现象，就能让小秋千往复动起来，即保证了趣味性，又方便未学习电子电路的中学生理解。
使用的材料：漆包线、铜丝、干电池、电池盒、钕铁硼小磁片、螺丝钉、木板、塑料小药瓶、夹子、万能胶；

使用的工具：螺丝刀、尖嘴钳

我用的是直径大约2mm的粗铜丝，家用电源入户线就是这么粗。首先带上手套，把铜丝捋直。

用钳子剪下大约15厘米长的2段铜丝，弯成如下图的形状，分别用螺丝钉固定在木板上，做成秋千的支架。有个小技巧，把2根铜丝并在一块加工，就能使支架的左右两个部分一模一样，看起来美观。

我用的是直径大约0.5毫米的漆包线2米多长，密实地缠在小药瓶的一头，绕成一个线圈。当然你有专门的绕线车更好，不过不能有铁磁性。最后把线头打结，防止散开。

将漆包线的两端绝缘漆去掉，一端缠绕在右侧的支架上，要求接触良好，能够导电。另一端空出。

再截一段大约是支架宽度2倍长的铜丝。

这段铜丝做成秋千的摆动部分。如下图，我用了6片比纽扣电池略小的钕铁硼小磁片，要求秋千摆的下端略高于药瓶加磁片的高度。

用万能胶或少许502胶把磁盘粘在摆的下端，要求摆动的过程中小磁片底部尽量接近但不能接触药瓶的顶端。

用夹子固定一根两端剥开的导线，要求是多股铜导线，这段导线裸露部分看起来是银色的，但不表示那不是铜丝，只是表面镀了锌而已。加上这段导线才能构成整个电路的通路，而且与秋千摆接触的那一端尤其重要，我们管它叫“电刷”，正是它代替了某些电子元件的作用，使电磁摆能往复摆动起来。

最终结构是这样的。摆的两端向下弯折，是为了让它在摆动的过程中不发生侧滑。接好电路，当电刷的尖端轻轻接触摆的右侧下端时，电流从电池组正极出发，经过漆包线圈、右侧支架、摆的右端，通过电刷回到电池负极。

电流通过漆包线圈时产生磁场，如果磁极方向与摆上的磁片相反的话，摆就会被推开，反之需要对调电池组的极性。保证电刷的尖端微微接触摆的右侧铜丝，就会看到：摆被磁力向后推开，与电刷分离——摆在重力的作用下回复到中间位置，与电刷接触——摆越过中心位置，被磁力推向前，与电刷分离——摆在重力作用下回复中间位置，与电刷接触，再次又越过中心位置……如此往返摆动。
如果你自己动手来做这样的一个电磁秋千，但是不能成功，可能有以下原因：
1、使用了铁丝，或秋千摆上的磁铁与螺丝钉、夹子、电池组距离太近。因为这里的电磁铁产生的磁性十分微弱，所以要防止其它铁磁性物质对磁场的干扰；
2、电路未导通，电路导通时会看到电刷尖端与构成摆的铜丝之间打出的火花。请检查电池组是否有输出，或摆的活动部件之间是否接触良好，如铜丝表面不清洁应用砂纸打磨，还有漆包线的漆是否去干净；
3、电刷太硬，与摆动部分的铜丝接触部分太大，以至于阻碍了摆动。只要几根软铜丝，尖端一点点接触就足够了！
4、摆动阻力太大。检查摆动部分与支架的接触点。
跟市场上出售的商品，比如胳膊来回摆动的招财猫什么的电路相比，这个电磁秋千由于未使用任何电子元件，因此效率是十分低的，只需一会儿两节干电池的电就差不多费完了。以后我们会推出电子电路的电磁摆，其实也不怎么复杂。
第2课 制作简易日晷
一、古代的时钟——日晷
在机械钟表发明之前，人们通过观察太阳来判断时间，比方太阳升到头顶最高的位置，时间就是正午了。其实时间的概念就是来自太阳，例如我们把两次太阳升起之间的时间分成24小时，称为“一日”。
在一天当中不同的时间段，阳光下地面上物体投射的影子的长度和角度都不同，通过测量同一物体影子的变化，就能确定太阳的运行情况，从而得到精确的时间。这种测量时间的仪器被称作“太阳钟”，我国古代则称其为“日晷”。
下图1就是一种中国古代的日晷：
人类使用日晷的时间非常久远，古巴比伦在6000多年前就开始使用了，中国有明确记载的是在3000多年前的周朝。这种古代的时钟精度一点不比后来的机械式钟表差，而且不但能显示一天之内的时刻，还能显示节气和月份。当然它的缺点也是显而易见的，笨重而且看不到阳光的时候不能用，比方阴天或晚上。
二、简易日晷的制作
我们首先制作一个简易的日晷，来感受一下这种仪器的工作原理。
1、使用的材料
方便面的纸桶、橡皮泥、竹签和笔。

2、制作过程
（1）用橡皮泥把竹签固定在桶的中央，保证竖直向上。
（2）然后把它放在阳光能直接照射到的地方，竹签会在桶壁上投射一个影子。这个影子的位置是随时间变化的，手里拿一块表，每到正点的时候就用笔在桶壁上作一个标记。比方这时候手表显示的是上午“9”点，那么你就在影子的位置画个标记，写上“9”。注意纸桶的位置不能再变了，那么明天上午竹签的影子再到你做的标记“9”上的时候，此时的时间就是9点。
谁也不能整个白天守在这东西旁边做标记，所以你大概要花上几天的时间来做完所有的标记，以后就可以用它来代替手表计时了。
通过上面简易日晷的制作，我们对日晷的工作原理有了一个大概的认识，当然真正的日晷要比这个复杂得多。要制作一个真正的日晷，还必须先了解一些天文学的知识。

地球绕地轴自转，同时绕太阳公转。一天之内时间的变化是自转造成的，由于相对太阳来说地球是“斜着身子”旋转的，所以阳光的投影的变化也比较复杂。上面介绍的简易日晷之所以选用方便面的纸筒，是因为纸筒壁有一定的倾斜角度，阳光也是倾斜着照过来的，这样竹签在纸筒壁上的影子就相对均匀一些。请注意观察你自己根据手表的时间作出的标记，这些标记之间的间距也不是绝对均匀的，能说明太阳运行的复杂性。
真正的日晷主要有三种类型：赤道式、水平式（地平式）和垂直式。

这是一种赤道式日晷，我们在博物馆和古建筑群里看到的都是这种形式。之所以管它叫“赤道式”，是因为它的晷盘，就是那个有刻度的圆盘是与地球赤道面平行的，贯穿晷盘的指针与地轴平行并且指向正北。这样就消除了因为地球斜着身子造成的，指针的投影运动的不均匀性，所以它的刻度盘跟现代钟表盘一样，刻度是均匀的。另外请注意晷盘两面都有刻度，春分到秋分，即3月21日到9月22日期间从正面读数，秋分到春分半年从背面读数。

这是一种地平式日晷，图上右面的部分是经过艺术处理的，既是城市雕塑又是一座巨大的日晷，刻度刻在地面。这种日晷的刻度就是不均匀的，而且随纬度而变化，即不同纬度地区的地平式日晷不能通用。

这墙壁上的是一种垂直式日晷，可以看出它的刻度也是不均匀的，而且日晷的表面朝向不同，刻度就要发生相应的变化。这种日晷在不同纬度地区之间也是不能通用的。
自己动手制作一个能够精确计时的日晷难吗？知道了原理之后就不难！下面我们分别制作这三种不同的日晷。
首先制作赤道式日晷。使用的材料：一个鞋盒和一些白纸，一根竹签（烤肉串上的打磨一下），另外需要一些胶水或双面胶带。

需要的工具：剪刀、壁纸刀、圆规、指南针、水平仪、带量角器的三角尺和一支笔。

首先把鞋盒的外表面粘上白纸，无他，为了美观。盒盖边沿剪去，变成一张纸板，外面也用白纸糊起来。

沿鞋盒的长边画一条中心线，距边沿1/3的位置画一条垂直线，注意垂直线要延长到两个侧面。

在鞋盒盖子——现在已经成为一张白纸板了——上面如此作图。就是找圆心，用圆规画2个同心圆，通过圆心画水平线和垂直线。大圆下面的弧线是用三角板上的弧线工具画的，弧线以外的部分将来要剪掉。

下面是完整的日晷晷盘图样，首先在通过圆心的水平线和垂直线上找出标志性的刻度，最右面是6点，最左面是18点，最下面是12点，最上面是0点，其它时刻用圆规均分得来。

注意这是晷盘的正面，时间刻度沿顺时针方向由小到大，且间距均匀，与机械时钟表盘唯一的区别是，这是24小时刻度的，当然夜晚的时间不必标记，因为晚上是看不到太阳的！
下面是晷盘的反面图样，与正面的区别就是时间刻度沿逆时针方向由小到大。

晷盘的两面都画好后，沿边缘剪掉多余的部分，再把竹签从圆心处穿过，如此日晷的主要部分——晷盘就制作完毕了。

下面我们来制作日晷的基座。在纸盒子侧面事先画好的垂线那里用量角器量出一个42.4度的角，这是沈阳市的纬度。您家的纬度是多少，这个角就画成多少。纬度可以在地图上查，在网络上搜索，也可以用手机或汽车上的GPS导航仪测量。

下面是一些城市的纬度：
上海，北纬31度11分；南京，32度4分；杭州，30度15分；长沙，28度12分；重庆29度12分；成都，30度40分；福州26度5分；广州23度15分；昆明25度4分；北京39度55分；天津39度8分；青岛36度4分；西安34度15分；乌鲁木齐44度46分；拉萨28度40分；
沿着纸盒表面的线切一刀，再沿着侧面刚画好的斜线下切2厘米左右，总体效果相当于斜着在纸盒上“切”了一刀。

把晷盘下端插进基座的切口，这样晷盘跟垂直面的夹角就是42.4度，也就是沈阳的纬度，跟水平面的夹角是（90-42.4）度。

将竹签插进晷盘的圆心，上端和下端留出同样的长度，用三角板校正，使竹签与晷盘面垂直。这根竹签正式的称呼叫“晷针”。

到这里一台赤道式日晷就算完工了！当然要想让它正确地指示时间，还需要再费点周折。日晷的方向要冲正北，如图指南针的磁针与日晷基座上的中心线平行，指向正北。

需要指出的是，指南针并不是指向正南正北，指南针的方向与正南正北的方向之间有个夹角，叫磁偏角，例如沈阳的磁偏角为7度44分。而且不同地区的磁偏角大小也不尽相同，在精度要求高的场合，磁偏角要考虑进去。因为我们做的这个东西精度并不是很高，因此磁偏角的影响可以忽略不计。
用水平仪使基座水平。

经过方向与水平的调整，我们亲手制作的赤道式日晷终于可以工作了！现在它的晷盘与地球赤道平行，晷针与地轴平行且指向正北。这样一来，一天当中晷针在阳光下投射的影子，可以看做是在晷盘上匀速转动， 从而方便我们计时。
下面的日晷显示的时间为13点多一点。

需要说明的是，日晷上得到的时间是当地时间，准确点说是当地太阳时间，与我们普遍使用的北京时间有些差距（假如您不在北京居住）。而且太阳和地球的运动也不是严格按照几何学的描述，因此好一点的日晷上面都有一个时间修正表格，用来参照得出更加准确的时间。对于我们一般人来说，不必对这个问题深究。有一个简便的修正时间的法子，就是在保证晷针指向和晷盘倾斜角度都不变的情况下，转动晷盘，使日晷的指示时间与您的手表显示的时间相同，这样您就拥有一个真正可以当成钟表用的日晷了！
我们第二个要制作的是水平式日晷，或者叫地平式日晷。这种日晷制作过程相对简单，但是需要一些稍微复杂的计算。第一步是画出晷盘图样。因为这种日晷的晷盘是水平的，不像赤道式那样与赤道平行，因此不同时刻的间距是不同的。如下图：

先用圆规画一个大圆，通过圆心作水平线和垂直线。标志性的时间刻度为，最左侧18点，右侧6点，最下方12点。假设某一时间刻度，比方说13点，与12点之间的夹角为 α ，太阳时角为t，当地纬度角为 Φ 。太阳时角是这样定义的，太阳一天24小时运行360度，因此每一小时运行15度。设定正午12点的时候太阳时角为0度，因此13点的时角则是15度，14点30度，15点45度，以此类推。
这三个角度之间有个三角函数关系： tan α =tan t *sin Φ ，我们将t=15度，30度，45度……带入，通过求反正切函数，就能得到13点，14点，15点……时刻所对应的角度 α 。12点另一侧的11点，10点，9点……与12点之间的角度也符合上面公式，只是角度方向相反。
沈阳的纬度Φ =42.4度为已知，下面是我求出的当地水平式日晷的各时刻角度：
5/19 6/18 7/17 8/16 9/15 10/14 11/13 12 (时间)
t 105 90 75 60 45 30 15 0 (太阳时角)
α 111.7 90 68.3 49.4 34.0 21.3 10.2 0 (各时刻对应的角度)
计算这些数据需要一个科学计算器，或者使用WINDOWS自带的计算器，在“开始”-“程序”里面选择“计算器”，计算器“查看”选项里面选择“科学型”，就能够使用了。
下面是我用量角器和直尺按照上述表格画出的水平式日晷的晷盘图样，能够明显看出时间刻度不是均匀的。

下面我们来制作这个日晷的晷针。如下图，将A4纸折叠，在上面画一个直角三角形，底边与斜边的夹角为当地的纬度，我用的是沈阳的纬度42.4度。

不错，水平式日晷的晷针一般不是一根竹签那种的针形，而是利用这种三角形的斜边，如此晷针倾斜的角度很好掌握。用剪刀沿线剪下，注意标有“留边”的那条边要稍微多留出一点，为了用胶水粘接方便。晷针粘接好后，这个日晷就算完成了。

利用指南针使日晷对准正北方向，此时三角形晷针的斜边与地轴平行。

当有阳光直射下来的时候，就可以读时间了。

读数的时候以晷针斜边的阴影为准，上图为13点多。其实这种日晷的制作非常简单，唯一的难点就是晷盘刻度的计算部分。如果你不会计算，又不怕麻烦的话，可以这样：先画好圆，确定圆心和过圆心的垂线，然后粘上晷针，摆正方向，手里拿块手表，每到正点的时候用铅笔标上，这样花上一整天的功夫，也可以得到一个计时精确的地平式日晷了。而且这样确定的晷盘有个好处， 就是读出的时间是北京时间，可以当真正的钟表使用。
地平式日晷可能是人类最早发明的日晷，因为它跟地上插根竹竿看日影那种原始的计时方式最接近，第一种赤道式日晷则应该是人类了解了太阳运动规律之后的产物了。
最后我们再来做一个面向南方的垂直式日晷。如下图，因为晷盘面与地面垂直，面向南方，因此东方是18点，西方是6点。同样设当地纬度为Φ，太阳时角为t，某一时刻与圆心的连线跟正午12点的连线夹角为α ，则这三个角度之间的关系为：tanα=tant*cosΦ

我们同样使用沈阳的纬度Φ =42.4度，下面是计算出的结果：
6/18 7/17 8/16 9/15 10/14 11/13 12 (时间)
t 90 75 60 45 30 15 0 (太阳时角)
α 90 70.1 60 36.4 23.1 11.2 0 (各时刻对应的角度）
根据上面的计算结果，用直尺和量角器画出完整的晷盘。

下面制作晷针。注意晷盘是垂直的，因此三角形的晷针与垂直面结合的一边要留出粘贴用的边，此边相对的一角角度为当地纬度。三角形里面还画了个浅浅的弧线，将来要按次弧线剪下，为的是给晷针增加些美感。

剪好的晷针。根据三角关系，标注的角度是当地纬度的余角。

完成的南向垂直式日晷，利用磁针使晷盘面朝向正南。为了把晷盘画精确一些、清楚一些， 结果它比鞋盒大了，很不美观，呵呵。晷针也有些大，象老外的长鼻子，很丑。

把它放在阳光下读取时间。

因为北半球的房屋一般都是朝南的，因此这种南向垂直式日晷可以直接刻在正面的墙壁上，即方便人们出入的时候看世界，也不占空间，因此这种日晷恐怕是古代最受欢迎的日晷了。
同样也可以不经过计算，用现代的计时工具来确定晷盘的刻度，如今谁家墙壁上刻这样一个东西，绝对吸引眼球。
日晷的种类还有许多，在文章的最后，我们简单介绍一些。
投影式日晷：

书卷式极向日晷：

半圆柱型日晷：

双环垂直式日晷：

赤道环式日晷：

球体日晷：

子午式日晷：

牛奶盒做的小台灯

一个喝剩的牛奶盒能做什么？能做成台灯！不错！只是需要一些配件而已……注意为了容纳作为光源的发光二极管，要选择吸管直径大于5毫米的那种。不是给牛奶厂家做广告，似乎只有这种带果肉的产品吸管才有那么粗……
首先用壁纸刀仔细地把牛奶盒底部拆开，不能弄破，为的是以后完美复原。使用壁纸刀的时候要戴工作手套，并且注意安全。盒底拆开后，用筷子夹卫生纸把里面的残余物擦干净。为什么要用筷子？因为我的手指不够长……

使用的工具有：万用表，电烙铁，壁纸刀，尖嘴钳，斜口钳等。

需要的材料有：发光二极管1个，60--70欧姆电阻1个，微型换向开关1个，5号或7号电池3节，软导线和硬导线各1根，胶水和胶带。一般多芯的导线都是软的，单芯的是硬的，为什么有这样的需要，以后会有说明。

把3节电池如图用胶带缠起来，再通过软导线焊接成串联的电池组。这么做是因为找不到3节的电池盒……

把微型换向开关与软导线焊接，然后在牛奶盒不显眼的一侧用针穿3个小孔，先把导线穿进去，再把开关固定。导线的另一头从敞开的盒底穿出来。焊接小开关的时候需要一点点的技巧，如果焊接技术不熟练的话，容易把塑料件烫坏。

将电池组的正负两极分别焊上软导线，其中一极串连1个小电阻，另一极则串联小开关。用万用表测试两个线头，要求打开开关能测到3节电池串联的电压，关闭开关电路断开。串联电阻是起到限流作用的，发光二极管可以看成1个小灯泡，但电路里要串联1个适当的电阻才能保证它的寿命。

将发光二极管的两极分别焊接上硬导线，焊点处套上热缩管，防止短路。因为找不到硬的铜导线，所以我用的是铁线，事实证明铁线的焊接性能确实不如铜线（可是便宜很多……）

将硬导线和二极管“倒退”着塞进吸管里，再将吸管插入牛奶盒，好像要喝奶的状态一样。两根硬导线的另一端从敞开的纸盒下面伸出，分别将其与电池组接出来的软导线的两端对接。发光二极管与小灯泡另一个的区别，就是分正负极，所以焊接之前要先轻轻接触一下做实验，如果发光二极管不亮，则要改变导线的极性。

焊接完毕的电路。焊点处套了热缩管，防止短路。整个电路其实就是一个简单的串联电路：3节电池正极----开关----发光二极管----限流电阻----3节电池负极。比普通手电筒的电路，一是多了1个限流电阻，二是必须注意正负极。

将电池和长出来的导线统统塞进纸盒里去，再用胶水把拆开的底面重新粘好，将牛奶盒复原。你不打开它，是不会发现它肚子里面另有乾坤的，除了侧面那个不显眼的小开关……

牛奶盒做的小台灯亮了。现在可以说明为什么必须使用一段硬的导线了，因为吸管弯头里的导线是硬的，所以随便弯到什么方向都能固定下来。

这个小台灯的好处，就是隐蔽性很强，放在桌子上谁也不知道是干什么的，用来唬人不错，也蛮有意思的。
铅笔做轴的电动机模型
这个制作参考的是国家教委1993年版的《初中物理自制教具》，原题是《自润滑电动机》。

这个设计的亮点在于，采用铅笔做电动机模型的轴。好处是：1、铅笔非常容易买到，而且很直；2、铅笔芯有石墨成分，而石墨是很好的润滑剂，能够让轴顺滑地转动，所以称作“自润滑电动机”。
使用的工具有：钳子、螺丝刀、壁纸刀、剪刀、钉子、电烙铁等。
把弯好的铜皮取下，用剪刀剪去多余的部分，形成一个内径为铅笔直径的铜环，再把这个铜环一分为二，成为换向器的2个部分。

用双面胶把换向器粘在铅笔的一端，要求两个半环的边缘互不接触，且缝隙与线圈的径向垂直。

把线圈两端的线头剥去绝缘漆，分别焊接在2片换向器上。

如此电动机的转子部分就全部完成了。把转子安装上支架，轻轻转动。调节两侧铜皮对铅笔的挤压力，压力越小转子转动的阻力越小。另外要多转动几圈，一是能够把铅笔尖磨圆，二是磨下来的石墨能够充当润滑剂，让转子转动更顺滑。

假如转子的一端略沉，可以用橡皮泥配重，这样能够让转子转动得更顺滑。

摆好磁铁的位置，要求尽量接近转子，但不妨碍其转动。

分别取两段漆包线，刮去两头的绝缘漆，用螺丝钉固定在换向器两侧的木板上，作为电刷。做电刷的漆包线一端的线头弯成大于90度的角，压在换向器的中间位置。

俺觉得这个电刷是最难制作的部分了。电刷靠漆包线自身的弹性压在换向器上，要求两个电刷必须与换向器接触，又要尽量减少摩擦力。调整完成后分别向两个方向转动电动机的转子，转子依然转动顺滑，而且换向器始终与电刷接触，就算成功了。
在电刷的两端通电，这个铅笔做轴的电动机模型就算完成了。

下面是视频，由于俺必须一手拿手机拍摄，另一手操作，难度比较大，因此画面有些晃。

使用的材料有：0.5mm直径漆包线2米、钕铁硼磁片4片、0.5mm厚的铜皮1块、两头削尖的铅笔1根、长方形木板1块、电池、电池盒、螺丝钉、双面胶等。

我用的磁片比1角硬币略小，略厚。

首先把铜皮剪成大小相等的2条，在一端用钉子钻孔，这个孔是给螺丝钉固定用的。

在铜皮的另一端，相同高度的位置用钉子打“窝”。

就是为了制作这样一个支架，铅笔两头的尖刚好嵌在两个“窝”里。

把一截塑料管中间钻孔，铅笔从中间穿过去。我用的是废弃的水性笔笔管，喝珍珠奶茶的粗吸管更好。

在塑料管的两端紧密地绕上漆包线，要求两端绕线的方向一致，而且匝数基本相同。最后把线头打结，防止散开。

目前电动机的轴和线圈绕组都有了，下面开始制作换向器。剪一条窄的铜皮，绕铅笔一周，然后用钳子夹紧。

手把手教你制作直流电动机模型
中学物理课我最喜欢电磁学，因为可以学到许多新奇的东西。最开始看老师在课堂上演示电生磁、磁生电什么的，真的觉得很神奇。尤其电动机、发电机那些东西，实在是太奇妙了，可惜没有亲自动手操作的机会。
下面我一步一步演示制作直流电动机模型的整个过程，相信大家看过后对这个东西会有一个很直观的了解。

1、材料：8*12CM的木板一块、1毫米直径的漆包线1米、5号电池夹1个、鳄鱼夹2只、曲别针2个、小螺丝钉2个、磁铁1个；
工具：万用表、电烙铁、螺丝刀、尖嘴钳、斜口钳、壁纸刀、双面胶；
如下图：
2、带手套把漆包线捋直，注意不要弄伤手。当然如果本来就是直的这一步就免了；

3、绕制线圈。因为我用的磁体是长方形的，所以在一个小木条上绕的长方形的线圈，如果磁铁是圆形的，则圆形线圈好一些；

4、漆包线两头各剩10CM左右时把线圈取下，然后两头分别把线圈缠紧，只留2、3CM就可以了；

5、线圈制作完成了，下面做电源。先用斜口钳或专门的剥线钳把电池夹上的导线头剥掉；

6、把鳄鱼夹上的护套取下，预先套在导线上，注意颜色相配，然后可以焊接了。否则有时候焊接完了才发现护套没法上了！

7、焊接完成的状态；

8、电源部分完成了；

9、装上电池，用万用表测量是否有输出，否则电源没电的话，电动机是不会转起来的！测量的结果是两节5号电池输出电压2.458V，因为是旧电池，所以电压有点低。

10、用双面胶把电源和磁铁固定在木板上。


11、下面开始用曲别针制作线圈支架。用尖嘴钳一步步把曲别针弯成图片最下端的样子；

12、把线圈套在磁体上来确定支架的位置，确定下来后用螺丝钉固定结实；


13、确定支架的高度，要求线圈尽量贴近下面的磁铁又不发生刮碰；

14、在支架上确定好的位置用尖嘴钳弯一下，支架就做好了。放上线圈，如果位置不合适再做进一步的调整；

15、用壁纸刀刮掉线圈与支架接触位置上的漆包线上的绝缘漆。一端全部去掉，另一端只去线圈平面垂直方向上的半个面，这样做的原因相信课本上能查到。比较下面的两幅图像，注意哪里的漆去掉了。


16、把线圈放在支架上，要求去漆的部分与支架良好接触，并轻轻一碰就能轻松转动；

17、把两个鳄鱼夹分别夹在两个曲别针做成的支架上，然后轻轻转动线圈，你就会发现线圈自己轻快地转动起来。如果电池是新的，你可能会觉得这个电动机模型的转动之快出乎你的想象。注意：如果线圈不能启动，请尝试用手指向另外一个方向拨动线圈；还可以把线圈两端的导线弯一下，防止线圈自己滑下来；

水果电池
制作一个水果电池，对于理解原电池或者说伏打电池的原理很有帮助。因为水果是再平常不过的日常食物，用它来产生电能，驱动一样电子设备，绝对会令人印象深刻。下面就是一种水果电池驱动的电子表。

我们要使用的主要材料是铜片和锌片。下面的铜片是俺在做工程的时候收集的下脚料，锌片是从报废的1号电池上拆下来的。旧电池上的锌皮差不多都烂光了，只有底部圆形的那块还算完整，所以你看到俺用的锌片圆的方的都有。拆卸废电池需要一把锋利的剪刀，并且一定要戴上手套，记住安全第一。
拆下来的锌皮还要用锉刀和砂纸把表面打磨干净，越亮越好——这个工作看似简单，却需要很大的耐心和努力。铜片同样需要打磨表面，这样做的目的是去掉金属表面的氧化物，使产生电能的化学反应顺利进行。

有了这两样东西，就可以马上做一个水果电池了。分别将一块铜片和一块锌片焊接上导线。

将焊接好的铜片和锌片平行插入一个西红柿， 就是一个水果电池！

水果电池产生电能的原理就是原电池或者说是伏打电池的原理：金属锌的化学性质比铜活泼，当这两种金属同时处在电解夜中时，锌就会失去电子，这些失去的电子沿着导线传到铜片上，形成电流。因为电子带的是负电荷，因此铜和锌组成的原电池中，铜是正极，锌为负极。下图万用表的数值显示，这个西红柿做成的水果电池产生的电压是0.948V。

钢铁在空气中锈蚀也是基于这种原电池的原理，可以想象得出这个反应是极其缓慢的，产生的电能也十分微弱。但是酸性物质里的氢原子能够加速这种反应，所以化学实验室里强大到可以驱动小灯泡的伏打电池，使用稀硫酸或稀盐酸溶液来代替中性的电解液。有些水果也是酸的，虽然这种酸度比起硫酸或者盐酸来算不了什么，但确实能够加速这种电化学反应。
因此我们可以推断出哪种水果最适合用来做水果电池：首先要很酸；其次要多汁，因为汁水相当于电解液。满足这两种要求的，俺以为南方以柠檬为最，北方应该是猕猴桃。俺目前只能买到西红柿，也算是不错的选择了。注意插电极，也就是锌片和铜片之前，最好用手把西红柿捏一捏，为的是尽量把汁水捏出来——当然不要捏破！
一个西红柿电池的电压太低了，俺把铜片和锌片两两焊接起来，为的是方便得到一个电池组。

铜片--锌片--铜片--锌片……，把一个个的西红柿电池串联起来。

5个串联的电池摆好了，这样摆的目的是为了不让它们相互之间的导线漏出来，好看一些。

1节西红柿电池的电压是0.9V，本来以为5节串联起来应该是4.5V，谁知刚接好时测量为3.6V。俺以为可能是哪个西红柿里面的铜片和锌片接触短路了，又逐个检查了一遍，结果再测量就是上面的结果了：3.153V。原因可能是西红柿电池的电压下降得非常快，并且多个串联也许会导致内阻改变。
不管怎么说，3V的电压驱动发光二极管勉强可以了！

看到红色发光二极管（LED）亮了吧？虽然还不够亮，但要知道这是在光线强烈的夏季白天，能清楚看到二极管发出的光，说明水果电池的电流还是有一定强度的。
下面做个实际应用的测试，用这组西红柿电池驱动电子手表。

电子手表开始计时了！

电子表足足走了40多分钟，这时一量电池组的电压，已经降到2V多一点。接下来我又做了两个实验：
将电子表取下，隔了几个小时，再次测量电池组的电压，仍然是2V多一点，说明水果电池的电压不会自己恢复；
挨个将锌片和铜片取出，重新在西红柿不同的位置插入，电压仍然没有变化，说明这些西红柿已经完全被利用了；
既然这些西红柿已经不能再产生电能，实验结束，俺将所有的金属片取出，思考着它们最终的用途： 是应该做糖拌柿子呢，还是番茄酱？
水火箭的制作
曾几何时网络上流行水火箭的制作。所谓水火箭，就是利用压缩空气做动力，将水喷出后获得反冲的一种玩具。
下图是发射水火箭的场面。
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制作这个东西一点也不难。首先选用一或两个空的饮料瓶，要装可乐或雪碧那种大的塑料瓶，因为这种碳酸饮料的瓶子比较耐压。然后在瓶嘴上紧紧塞上一只带气门嘴的橡胶塞。就是下图这个东西。

注意自行车轮胎上的气门嘴与橡胶塞之间，橡胶塞与饮料瓶之间都要结合紧密。然后把饮料瓶处理一下，因为我们要做的是火箭，所以首先需要3片尾翼，还需要一个流线型的头部。下面这个火箭够简易了，将其中一个饮料瓶剪开，上半截套在另一个饮料瓶的底部充当火箭的尖头，下半截充当发射架，尾翼是硬纸板做的。

水火箭的发射原理是这样的：做火箭箭身的饮料瓶里装不超过1/3的自来水，然后将打气筒接在气门嘴上猛打。等饮料瓶里的气体压力足够大的时候，橡胶塞被冲开，自来水从瓶嘴喷出，火箭拔地而起，可以飞到几层楼那么高。
这个是比较复杂的水火箭，专门做了一个发射台，还有发射装置。

发射装置的细部。火箭被两根粗铁丝压住，即使里面压力足够大了也不会挣脱橡胶塞而发射。只有拉动那根红绳，解脱粗铁丝对它的束缚，才能发射。

下图是台湾学生制作的水火箭，带倾斜的发射架，但是他们使用的发射机构与我们不一样（台湾的自行车不用气门嘴？）。

这个比较厉害，双箭同时发射！

下图这位老爷爷就更加厉害了。他制作的水火箭是多级的，还有捆绑式的，类似咱们国家发射宇宙飞船的“长二捆”火箭，据说最高能够发射上百米。

下面这种火箭又玩了另外一种高科技：可回收的。火箭顶端的仓里带了一个降落伞，到空中能够自动打开。


这是学生们在操场上比赛发射这种水火箭。也不知是哪个学校的，这些孩子真幸福。

最后作者提醒大家：这种水火箭的发射过程中，还是存在一定危险的。飞行中的水火箭击中人，会造成严重的创伤，而且用气筒打气的过程中，也存在爆炸的风险，毕竟人家的饮料瓶只是设计装饮料用的！如果非要亲自动手试一试，必须找到一块周围无人的空旷场地，而且头上带着摩托车头盔比较好。也不知上面这所学校的老师是怎么想的，要知道不可预知的风险是随时存在的。
橡筋动力直升机
这个小制作让我考虑了好久，原型是从一个国外的网站上看到的，有经验的都知道啦，很多看似很简单的制作，自己动起手来却常常很难成功。而且参考国外的制作还有一个问题，就是国外随手可见的材料我们却不一定容易得到。下面展示的就是经我简化过的模型，相信所用的材料大家都能够找到，而且很容易制作成功。
使用的材料和工具：剪刀、尖嘴钳、曲别针、胶水、橡皮筋、塑料吸管、硬纸片。

第一步用尖嘴钳来加工曲别针，如图1、2、3、4的顺序，一样的要加工两个。没有尖嘴钳可以用普通家用的刻丝钳，但是要笨拙一些。

图1是把曲别针弯成一个纤细规则的S形，图2从S的中间弯折90度，图3再把S型复位，注意中间位置留下一个小的弯曲。这两个曲别针是用来做直升机旋翼的骨架的，中间的小弯曲就是轴。
下面来做直升机的旋翼叶片，我用的是台历上的硬纸片，剪成4个长条。

用胶水把叶片和骨架粘在一起，2个旋翼就做成了。注意曲别针是金属，一般的胶水粘不牢，我用的是AB胶，一般超市有卖。502快干胶应该也行，但要试一试才知道。

塑料吸管和橡皮筋。我用的是优乐美奶茶里的折叠吸管，就是周杰伦做广告的那种，橡皮筋就是在超市买的，3块钱一大包。注意吸管的长度要由橡皮筋的长度来决定，比刚刚拉紧的橡皮筋长一点点就可以了。本来我有更大更强的橡皮筋，可是考虑到大家不一定能弄到，就用这种常见的做实验了。

吸管一端用剪刀剪开2个相对的小缺口，如图里红箭头所指的。手机照的照片，不太清楚，大家原谅。
将橡皮筋从吸管里穿过，两端分别套在直升机旋翼骨架中间的小弯曲上，吸管有缺口的一端旋翼骨架要卡在缺口里。可以用一根带弯的铁丝来勾橡皮筋，帮助你完成这个工作。我用了3根皮筋并联。

到这一步，聪明的你已经能够想出这个橡筋动力直升机是怎么工作的了：上端的旋翼是活动的，下端因为吸管上有缺口，旋翼被卡在吸管上。因为橡皮筋略短于吸管，所以靠橡皮筋的拉力，2个旋翼与塑料吸管结成一体。转动上端活动的旋翼，吸管里面的橡皮筋被上紧，放松旋翼，在橡皮筋的作用下，上端旋翼、下端旋翼加吸管分别向相反方向转动。注意橡皮筋不能拉得太紧，否则上端活动旋翼与吸管的摩擦太大，不利于转动。
用2把钳子同时夹住旋翼的骨架，向相反方向转动，来增加旋翼的角度，角度约30度比较合适。因为上下旋翼的转动方向是相反的，所以它们的旋翼倾角也是相反的。
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好了，一架橡筋动力直升机就做好了，简单吧

上弦的时候用左手食指和中指夹住吸管，大拇指按住活动旋翼的中心，右手转动吸管。要转动几十甚至上百圈才能上满，具体视你使用的橡皮筋而定。上满弦后轻轻把它抛向空中，上下端的旋翼飞速反向旋转起来，橡筋动力直升机起飞了！

因为做动力的橡皮筋很短，即使是3根并联，这个直升机的飞行时间也很短，最多只能飞到天花板那么高。相信换用更长、更强的皮筋效果会翻倍。
下图是国外网站仿制的竹子做骨架的橡筋动力直升机，据说莱特兄弟正是小时候玩了这种玩具，才萌生了发明飞机的念头！南方地区容易弄到竹子的朋友，可以试着做一个。

有趣的饮水鸟
饮水鸟是一种有趣的玩具，就是一只人造的小鸟，把它的头放进装水的杯子里，就会不断低头喝水，但没有电源或者任何动力。我第一次见到这玩意儿是在上高中的时候，同学有买的，大家一起琢磨了好几天也没弄明白它的原理，心想这难道就是传说中的永动机？最后请教物理老师，也没有得到答案。
记忆里中学英语课本里有一篇讲爱因斯坦的文章，提到了饮水鸟，结果这位超级物理学家也被它给迷惑了。据说这种有趣的玩具是清朝的中国人发明的，原理不是很神秘，却非常巧妙。下面我们介绍的是比较简单的一种，利用了毛细吸水现象和力矩的平衡。
使用的材料：矿泉水瓶1个，医用纱布一小卷。纱布可以在药店买到，用吸水效果好的毛巾代替也行。

首先用壁纸刀把矿泉水瓶裁掉一块，靠近瓶嘴的一段裁掉1/3，靠近瓶底的裁掉2/3。用剪刀也可，但一定要注意安全，最好戴上手套。

剩下的这半截矿泉水瓶就是“饮水鸟”的身体了，丑是丑点，但是材料随便谁都能得到，也容易加工。然后用一小块木板和铁丝做这样一个架子，需要用到的工具是尖嘴钳和螺丝刀，尖嘴钳的作用就是弯折铁丝的时候比普通的刻丝钳方便。这个架子的高度是有讲究的，继续看下去你就会知道多高是合适的。

将一小段铁丝穿过矿泉水瓶前1/3的位置，放在提前做好的铁丝支架上。

将纱布穿过瓶嘴放进矿泉水瓶里，浸湿后伸出的一小段放进前面的水杯里。我们的饮水鸟这就做好了，剩下的只是对平衡的调整。

我是通过改变纱布的位置来调节杠杆的平衡的，调整后的样子。

从侧面看。这个“饮水鸟”的原理是这样的：当纱布完全湿润，矿泉水瓶底部装满水下沉的时候，慢慢调节它的重心，直到头部一侧略重，杠杆失去平衡，鸟的头部下沉；此时鸟嘴里的纱布伸进杯子里的水中，由于毛细吸水现象，更多的水被吸进鸟的尾部，直到杠杆再次失去平衡，鸟的尾部下沉；尾部下沉后多余的水被洒了出来，于是鸟头再次下沉到杯子中“饮水”，往复循环，直到吸不到水。

完成这个装置铁丝支架的高度很关键，既要保证鸟的运动幅度足够大，否则尾部下沉的时候水不容易洒出来（表面张力的作用），又要保证鸟头下沉的时候尾部的水不会越过杠杆位置跑到头部去。
下面是一段视频演示，手机拍的，不太清楚。

我做的这个铁丝支架就有些矮了，因此上下运动的幅度不够大。另外调节杠杆的平衡，也就是饮水鸟的重心也很关键，需要耐心地一点一点地移动纱布，直至达到效果。
俗语说“看花容易，绣花难”，这个装置看似简单，但想要做成功也是需要一番努力的，不信大家试试。如果做成功了，我们以后会介绍另外一种更巧妙的饮水鸟。
自制孔明灯
小时候好奇心强，为一切能够飞上天的东西兴奋，孔明灯就是其中一种。孔明灯相传为三国时期的孔明所创，也就是诸葛亮。一说他是为了祭奠战场上牺牲将士的亡灵，一说是为了军事用途，还有说法是孔明灯的样子象孔明的帽子，因而得名。中国民间有放飞孔明灯为客死异乡的人招魂的习俗，也有把祝愿的话写在上面祈福的。
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孔明灯能够飞上天的原理其实很简单，就是热气球的原理。火焰加热了灯罩里面的空气，热空气比重小，浮力大，当灯的浮力大于重力时，就拔地而起了。
可是原理简单，不等于没有经验的人就一定能够制作成功。询问了几位朋友，竟然他们制作的孔明灯都没能飞上天！我一直在计划自己做一个，可是因为灯罩材料的原因，迟迟未动手。我一直在寻找一种轻、薄、耐热、结实、一般人又容易得到的材料做灯罩，可是一直未能如愿。如今为了给朋友们提供点实践经验，就决定用宣纸来做了。
在文具店里买了4张135X70cm的宣纸，就是写毛笔字的那种。
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象我们业余搞制作的，必须将就材料。我设计的灯罩如下图：

四张宣纸作为长方体的四个面，两张相对的裁短，另外两张长出来的那段对折，成为顶面，这样只有一端开口的灯罩就做成了。因为需要两边各留出1.5cm粘贴，所以长的宣纸那两边长度为67cm，短的就是宣纸的宽度70cm，高度最大留到95cm。这已经是利用四张宣纸所能做出的最大的灯罩了。
设计图画好了，开始动手实际制作。先把两张裁短，然后一张一张粘贴起来。注意不要使用液体胶水，因为宣纸很软，一旦沾湿就碎了。可怜我的两张上好的宣纸……双面胶是个不错的选择，容易操作，还很结实。固体胶棒应该也行，但可能粘的不牢。

即使使用双面胶，粘贴宣纸也是个需要耐心的活。建议最好两个人一起做，还可以用长的物体把宣纸压平，不然很容易粘得皱皱巴巴，而且把纸撕破。
四个面粘好了。

这是在粘顶端的那个面。传统的灯罩做法是先用竹篾扎好框架，再往上糊纸，非常直观，无非一个简单的立方体或圆桶而已。我没做框架，一是北方很难弄到竹篾，二是为了减轻重量。于是这样折来折去地粘贴，很不直观，不知大家看懂了没有，我是如何粘贴立方体的顶面的？

顶面粘好了。折叠的地方宣纸容易破，全贴上透明胶带加强。而你在粘贴的过程中一定弄破了不止一处，也全都用透明胶带粘上。宣纸真是太脆弱了……

下面来做灯罩下端的支架部分。我在这里强烈建议还是应该使用竹篾，竹篾又轻又坚固，弹性也好，随便扎一个圆圈固定在灯罩的底端就可以了。但我手里只有铁丝，我把灯罩底边向上反转1.5cm，用双面胶把直径1mm的铁丝粘在里面，外面再粘上透明胶带加强。

用铁丝十字交叉，固定在框架的四角，就是灯的支架。注意这个支架要有一个上反角，就是保证中心位置的灯要处在灯罩里面。书上有些参考图灯是吊在灯罩下面的，这是没有实际制作经验的人画的，是错误的。灯处在灯罩的保护之中，一是不会被外界的风吹得乱晃，二是热气不会流失，而热气是孔明灯上升的唯一动力啊！

灯罩及支架部分做好了， 下面来制作孔明灯的核心部分：灯。
我把蜡烛切下一小段，外面卷上几层报纸，最后用蜡油把报纸浸透点着 ，就得到一支火焰超大的蜡烛。

事实证明这个办法不怎么好。我把三根这样的蜡烛绑在一起使用，火焰还是嫌小。
商品化的孔明灯使用的是固体酒精燃料块，是那种野营专用的，比我们平常吃火锅用的固体酒精要干燥，上面有个小孔，直接挂在铁丝上就行了。感觉剪一小段易拉罐，里面装上普通的固体酒精应该也行。液体酒精就不要用了，比较危险。
推荐一个传统方法。用吸水性好的纸，比方报纸、卫生纸、黄表纸什么的，浸透炒菜用的植物油，晾干后叠成方块，中心穿孔，就成了。这个方法原料易得，而且几百年传下来的，应该好用。

把灯罩折叠起来，叫上几个人，可以去野外放飞了。不过这个费了不少力气做出来的东西究竟能不能飞起来，此时心里还是没底的。真没底？那好，我们来计算一下。
灯罩的体积：V=0.70X0.67X0.95= 0.45立方米；
假设放飞时的气温是25摄氏度（很宜人的温度），25度空气的密度为1.184千克/立方米；普通纸张的燃点是130摄氏度，我们可以假设灯罩内的热空气为100度，而100度空气的密度为 0.946千克/立方米（此为计算值，可能跟实际值有出入），那么该孔明灯受到的空气浮力可以计算出：
0.45X(1.184-0.946)=0.107千克，即大约等于100克，也就是2两；
我们把灯罩连同灯一起放到秤上称一称，如果整体的重量小于100克，那么好了，心里应该有底了：一定能够飞起来！
放飞需要一块空旷的场地，附近没有易燃物，上空没有高架电线，无风，而且最好3个人一起去。因为这个灯罩是没有骨架支撑的，软的，体积又比较巨大，需要2个人分别捏住灯罩的2个角撑开，一个人从下面点火。

点火后人必须继续撑着灯罩，防止其被火焰烧到。慢慢灯罩里充满了较轻的热空气，可以看到灯罩自己鼓了起来，不再需要人撑着了。等明显感觉到孔明灯有向上的拉力的时候，最激动人心的时刻也到了。一松手，精心制作的孔明灯便摇摇晃晃升到空中。
我放飞孔明灯的时候人手不够，没法拍照，另外用手机晚上也拍不好，下面用的是网络上下载的别人的照片。这个孔明灯和我做的几乎一模一样。

自己制作孔明灯成功放飞的诀窍，就是一个“大”字。一是灯罩要大，灯罩越大容纳的热空气越多，浮力也就越大，成功的可能性就越大；二是灯的火焰要大，象这么大的灯，火焰最小要有拳头那么大，才能把灯罩内的空气加热到足够的温度。曾经制作不成功的朋友，照原样把你的作品放大2倍，应该就能成功了。
这个是南方某地传统节日制作的巨型孔明灯，宽21米，高28米，够巨大了吧？

商品化的孔明灯一般是上大下小的造型，底端较小开口的优点是飞行稳定，而且热气不易外泄。我们自己制作上下一般粗的筒形，是为了制作的简便而已。

最后提醒大家在放飞孔明灯的时候，一定要注意安全，避免发生火灾，未成年人要在家长的陪同下进行。
自制水烟
大家都知道吸烟有害健康，但为什么还有那么多的人喜欢吸烟呢？
因为香烟里面含有的尼古丁具有调节人的情绪的作用，所以很多人在紧张、激动或者疲劳的时候喜欢吸一支烟，能够起到放松精神的作用。尼古丁的罪过是容易使人上瘾，所谓有烟瘾的人，都是对烟里的尼古丁有了依赖，不吸就想。
但是真正危害人的健康的，是香烟燃烧产生的废气，包括焦油、碳粒、一氧化碳等许多有害物质，跟燃烧一般的废纸产生的有害物质差不多。广告里十分昂贵的所谓健康的香烟替代品，其实就是只含有尼古丁的一种变相的香烟。
但是世界上曾经存在一种十分简单、廉价而且有效的健康的香烟，那就是——水烟。下图就是一个自制的水烟。
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需要的材料和工具：一只小的矿泉水瓶，我用的是350毫升容量的，当然使用常见的500毫升的也没什么不可以，只是体积太大了，不方便握持；一段塑料软管，杂货店都有卖，用来接煤气的；剪刀还有壁纸刀。

首先把塑料软管剪下比瓶身略长的两段。

然后用壁纸刀在瓶盖上开两个圆孔。注意圆孔的直径要略小于塑料软管的直径，用力能把塑料管塞进去即可，为的是保证气密性。使用壁纸刀的时候一定要戴手套， 否则很容易划伤手的！安全地使用工具是很重要的一个能力。实际操作的时候，可以用壁纸刀旋出一个很小的洞，然后用筷子等圆柱体伸进去，用力扩开，可以避免用刀的时候不小心把口开得很大。

用力把两段塑料软管塞到瓶子里去，直至如下位置。

装上大半瓶子清水，一个水烟就做好了。用嘴从一侧软管吸气的时候，瓶子里的空腔气压降低，在大气压的作用下，空气从装有香烟的软管进入，经过瓶子里清水的过滤，最后被吸进人嘴里。气流的路线如下图红色箭头所示。

抽不上几支烟，瓶子里的清水就会变得发黄了，这说明香烟燃烧的气体经过水的过滤，有害物质留在了里面。同时也说明了香烟里的有害物质是多么的多，还是不抽为妙。
自制小孔成像装置
小孔成像实验的原理就不用说了，在网络上只需1秒钟就能搜出几千条，而我们科技小制作网关注的是，如何利用简单的材料做出一套好用的装置来。下面是一步一步的演示。
使用的材料，一只11+2条装的雀巢咖啡纸盒和一只鞋盒。

先把咖啡纸盒开口的一端用剪刀完全剪开。

再从家用的保鲜袋上裁下一条塑料薄膜，蒙在开口上，用胶带固定。因为这块薄膜将要作为成像的屏幕，所以要尽量使它平整。家用保鲜袋的塑料薄膜是半透明的，即能保证透过小孔的光线在其上面成像，又可以在后面清晰地看到这个像，实在是毛玻璃屏的绝佳替代品。

用不透明的胶带把纸盒四边的缝隙封上，保证其不透光。当然黑色胶带是最好的，可惜手头没有。

在纸盒塑料薄膜屏幕相对的一端正中央，用针扎一个小孔，实验能否成功全靠这个小孔啦！

现在来处理鞋盒。同样，鞋盒的一端用剪刀剪成完全开放。

把加工完的咖啡盒一端放在鞋盒封闭的一端的正中，沿咖啡盒四边用笔画线。

按画好的咖啡盒轮廓把鞋盒封闭端剪开，即可得到一个刚好能把咖啡盒放进去的长方形孔。

把咖啡盒带屏幕的一端塞进这个长方形孔里一部分，然后用不透明的胶带把鞋盒上所有可能透光的缝隙全封死。

此时一个小孔成像的演示实验装置就完成了！点燃一支蜡烛，把该装置放在蜡烛前方大约20厘米的位置，小孔对准蜡烛火焰，从鞋盒的开口端往里瞧，咖啡盒塑料薄膜屏幕上就会出现清晰的蜡烛火焰的倒像。头上蒙一块毛毯效果更佳，火焰倒像的大小与距离成反比。

时间仓促外加条件限制，这个装置做得挺丑的，不好意思，呵呵。或许我应该用一只漂亮的红色鞋盒，这样跟咖啡盒的颜色更协调一些。胶带也应该粘得漂亮一些。不过实验效果跟实验装置的外观绝对没有关系，这是我用数码相机拍摄的蜡烛火焰通过小孔在屏幕上成的倒像，2秒快门时间。

我上学的时候做这个实验，唯一的疑问是：为什么非得用蜡烛的火焰来成像？对准同学的脑袋为什么就不行？原因是：成像的小孔直径非常小，因此透过它射到屏幕上的光线也非常弱，所以必须是能够发光的光源才能有足够的亮度在屏幕上成像，而且必须在黑暗的背景下才能看到。当然除了蜡烛灯泡也行，但同学的脑袋就不行，因为那个东西它不发光！
第1课 自制音波炮
气体从一个狭小的空间猛然喷出，就会形成一个涡旋。例如每一个烟圈都是一个小的气体涡旋。虽然烟圈向前运行的速度不是很快，但其内部气流的旋转速度还是很快的，一旦蜡烛的火焰被烟圈套住，会被立刻熄灭，就是一个证明。这原理跟龙卷风类似：龙卷风可能待在原地不动，但内部旋转的气流却能把很重的物体带上天。
现在我们自己动手制作一个同样能发射烟圈，却比上面视频里好玩得多的装置，我们管它叫做“音波炮”。
一、 使用的材料：
一个容量2升的塑料凉水杯，大概20多厘米高，一只刷碗、洗衣服时保护手的橡胶手套，一把壁纸刀。（图1）

二、制作过程
1、首先用壁纸刀在塑料凉水杯的底部正中开一个直径3、4厘米的圆孔，最终音波——也就是烟圈就是从这里出来的，因此边缘越光滑越好。（图2）
2、然后用剪刀把橡胶手套裁开，裁下尽可能大的一块胶皮来。（图3）
3、用胶皮蒙住凉水杯的杯口，然后拿细绳把它缠紧。要多缠几圈，并且千万不能漏气。（图4）


此时一只“音波炮”已经可以使用了，但既然是“炮”，没有瞄准具是不行的！（图5）


三、如何使用
音波炮是这样开火的：一手握住凉水杯的把手，另一只手捏着胶皮用力往后拽，在瞄准目标后，松手，发射！（图6）


在胶皮的作用下，会有一股强烈的涡旋气流从音波炮前面的圆孔里喷射出来，近距离“打”在人的头部还是很震撼的——当然不会使人受伤，适合做恶作剧，呵呵。
如果往“炮”里面注入香烟的烟雾，就能看到有美丽的烟圈冲出来。用瞄准具对准燃烧的蜡烛，2、3米之内熄灭蜡烛火焰还是很轻松的。前提是你懂得如何校正“大炮”的瞄准具，不懂的可以事先请教下解放军叔叔，呵呵。
自制指南针
野外指示方向少不了指南针这种设备，指南针是利用地球磁场对磁针的作用，达到指示方向的效果。专业的指南针上还标有刻度及其它一些附加的功能，我们可以利用简单的材料，自制一种最简单的指南针。
所需工具和材料：
可乐罐（铁制）、剪刀、尖嘴钳、斜口钳、砂纸、磁铁、手套等；

以前的可乐罐都是铝制的，现在有不少是铁制的，咱们选用铁制的那种。鉴别方法是用磁铁吸一下，吸动的当然是铁制的。首先用斜口钳把可乐罐的卷边的部位剪开，再用尖嘴钳撕开一个“口子”。

从撕开口子的地方用剪刀顺着剪开，直至可乐罐的底部。注意操作的时候一定要带手套，防止手被划伤。

然后横着剪开，直至把可乐罐的两个瓶底剪掉。

这是得到的一块长方形的薄铁皮。

用剪子从薄铁皮上箭下一个小指针来。注意铁片的边缘十分锋利，操作的时候一定要戴手套，否则划破了手别人可不负责呦！同样处于安全考虑，指针的两个尖端也要剪出圆弧来，最后把有毛刺的地方用砂纸打磨光滑。

用磁铁的一个磁极在小指针的一端多蹭几下，为的是给磁针“充磁”。铁磁性的物质在磁铁的作用下都会被磁化，当磁铁被拿走后，指针会留下一点磁性，叫“剩磁”，从而变成一个磁针。

把用可乐罐的薄铁皮制成的磁针轻轻放在装有水的瓷碗里，因为铁皮很薄，所以磁针会浮在水面上，保证周围没有大的铁制品和磁铁的情况下，你会看到，磁针会慢慢指向南北方向。轻轻拨弄磁针改变它的指向，但很快它就会自动回复指南。

将磁针标明南北方向，一个简易指南针就制成了。旅游的时候带着它，就不会迷路了。但需要说明的是，指南针指向的方向并不是正南正北，而是与真正的南北有一个很小的夹角，叫“磁偏角”，专业的指南针都标明了这个角度。指南针是中国古代四大发明之一，是它引领了大航海时代，磁偏角也是中国人最早发现的。
上面介绍的其实只是一个有意思的小玩意儿，没有多少实用价值，毕竟现代社会买一个专业的指南针十分容易，谁也不会带着它去野外旅游。下面我介绍一种真正野外求生需要的自制指南针。
把指针放在火焰上加热。注意进行这一步操作的时候也必须带手套，并且要正确使用煤气灶。

当铁皮被烧红以后，迅速把它浸入预先准备好的凉水里。注意浸入水里的时候指针一定要顺着南北方向。

等指针完全冷却以后，你会发现它也可以指南。为什么会这样呢？原来被烧红以后的指针很容易被地磁场磁化，当它迅速被凉水冷却的时候，可以形象地认为它的磁性被迅速“凝固”了下来，变成了一个磁针，当然冷却那一瞬间指针必须与地磁场也就是南北方向平行。
这种方法得到的磁针磁性很弱，但在特殊情况却可能十分有用。比如意外在野外迷路的情况，身上没带指南针，可以先根据太阳辨别南北方向，然后把能够找到的铁钉、钢针等磁化，用水浮、细线悬吊等方法制成指南针，这样在阴雨天气、夜晚、繁茂的森林里等看不到阳光的情况下，也能准确辨认方向了。或许就是因为掌握了这个方法，就能救你一命。
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