科技小製作小實驗教案及原理:飲水鳥

科技小製作小實驗教案及原理：飲水鳥

有一種叫「飲水鳥」的經典玩具，既不用餵食，也不需要上發條，它就能不斷地低頭飲水（請看如下視頻），它是不是一部不需要能量的永動機呢？ 
其實它只是利用了紗布的毛細現象及槓桿平衡原理。 
這隻「鳥」的「鳥嘴」部分的紗布浸到水裡，紗布被水浸溼以後，由於毛細現象，水就引上來，慢慢地越過頭部的拐角。一旦過了這裡，浸溼的速度就加快，「鳥肚子」裡漸漸充水，加重了後部的重量，最終破壞了平衡，於是「鳥頭」抬起，水瀉下來。這樣的過程不斷反覆，鳥兒就不斷地點頭飲水了。

本作品取材方便，只需要一個小勺、一截紗布、一顆大頭針、一根大吸管、一根小吸管等這些生活中常見的材料，然而現象卻非常有趣。

以下幾張飲水鳥的結構特寫會幫助你更好的理解它。      

 這就是小鳥的嘴巴，它可是小鳥飲水的關鍵啊。小小的大頭針支撐著小鳥身體平衡。 勺子正面和背面。

看，小鳥又在喝水了！一個勺子上加一根塑料吸管（如上圖），管裡裝上紗布，便構成了「小鳥」的「身軀」，也是小鳥能夠不斷飲水的保證。

追本溯源：

關於飲水鳥的出處，從別萊利曼撰寫的《趣味物理學續編》推斷，「飲水鳥」至少是在上世紀30年代就已經存在了，之後卻在國內外銷聲匿跡了。上世紀八十年代，日本學者酒井先生寫的《遊戲力學》上，又對飲水鳥的製作過程做了詳細的介紹。飲水鳥是我國的一種傳統玩具，據說在幾百年前就已經出現。它能夠不停地自動抬頭低頭，像正在飲水的小鳥，十分的新奇，讓人看後很有興趣。可是你知道它的工作原理是什麼？你想自己也動手做一個這樣的飲水鳥嗎？走吧一起試試去。

實驗重點：

利用毛細現象做有趣的實驗

實驗目的：

手工DIY科技小製作了解毛細現象的特性及生活應用

實驗認知：

科普讀物中記載的飲水鳥，主體由玻璃製成。它的身體是一根玻璃管，管的上端是一個小球，也就是鳥頭，管的下端是一個大球，也就是鳥的尾部。球內裝有液體，管的下端浸在液面下。整個鳥身是密閉的，架在一個類似鳥腿的座上。它的頭部粘有尖尖的嘴，尾部粘有羽毛。為了讓人不能看清鳥身體裡的秘密，它的身體被塗上了黑色。而它的神奇之處就是，在鳥的面前放上一杯水，鳥就會俯下身去，把嘴浸到水裡，「喝」了一口後，又直立起來。可是直立一會兒它又會俯下身去，等到鳥嘴浸到了水，「喝」了一口，又會直立起來。就這樣，它不停地點頭喝水，就像是一臺永動機。下面的實驗是根據毛細現象做的一個類似的飲水鳥，同學們可以想想二者有什麼區別。

實驗步驟：

1.實驗準備：認識實驗器材:底座、扁立柱水槽塑料杯、棉花、鳥形體、鐵絲。

2. 先把底座跟立柱組裝起來後，再把鐵絲從外側先穿過一根立柱在分別穿過鳥形體兩側的小孔和另一根柱；將底座組裝好的鳥形體放入水槽一側，把棉花浸水後塑成條狀放入鳥形體中 （鳥形體前端的棉花要多一些使鳥形體向前傾斜）水杯內裝滿水後放置於鳥頭下方，適當調整水杯高度。（棉花前端拉長少許使之能夠接觸到杯中水）

3. 現象觀察：我們可以看到從鳥頭中垂下來的棉花，不斷地能把水吸上去，通過棉花自身傳遞到最後水聚到一定量時，就會順著鳥體下方流到盒中，這樣就造成鳥體尾部水量增加，也就是重量逐漸加大，達到尾部的重量超過頭部重量時，尾部下垂，裡面的水就被傾倒，此時鳥體頭部重量大與鳥體尾部，致使鳥體頭部下沉，鳥體頭部的棉花則浸到水中，棉花在水中因毛細現象把水引到鳥體中，鳥體中的棉花也因毛細現象又把水引到鳥體尾部，當聚到一定量時，又會回到我們開頭講到的步驟上來，這樣反反覆覆使飲水鳥能為一個循環狀態。

提示：棉花放入鳥體的位置一定要適當，不能太靠頭部，也不能太靠尾部，要多次實驗，找到最合適的位置！

知識拓展：

在自然界和日常生活中有許多毛細現象的例子.植物莖內的導管就是植物體內的極細的毛細管，它能把土壤裡的水分吸上來.磚塊吸水、毛巾吸汗、粉筆吸墨水都是常見的毛細現象.在這些物體中有許多細小的孔道，起著毛細管的作用.

有些情況下毛細現象是有害的.例如，建築房屋的時候，在砸實的地基中毛細管又多又細，它們會把土壤中的水分引上來，使得室內潮溼.建

房時在地基上面鋪油氈，就是為了防止毛細現象造成的潮溼.水沿毛細管上升的現象，對農業生產的影響很大.土壤裡有很多毛細管，地下的水

分經常沿著這些毛細管上升到地面上來.如果要保存地下的水分，就應當鋤松地面的土壤，破壞土壤表層的毛細管，以減少水分的蒸發。

實驗報告：

找找你身邊還有什麼毛細現象呢？快來手工DIY自己的科學小玩具吧！

天易老師：18522403767

天方老師：18522403643