案例簡介：《免抽氣馬德堡半球演示器》是2001——2002學年指導學生開展的一項研究性學習課題（指導老師：林勝貴），該設計不需要任何抽氣機便可使「馬德堡半球」內部產生真空。該項目在第17屆青少年科技創新大賽中榮獲福建省一等獎和全國三等獎，是本人所指導的項目當中第一個獲得省一等獎也是第一個在全國賽中獲獎的項目。
馬德堡半球實驗是一個即有趣又非常麻煩的實驗，但實驗最為麻煩的是要使用笨重的抽氣機將半球內的那點氣體抽出來。讓我們先來看看2015年3月23日上午《新聞大求真》在株洲南車電力機車廠進行的這場升級版的馬德堡半球還原實驗：
中國最大馬德堡半球實驗
實驗首先用八匹馬（左右各4匹）來進行對拉，根據實驗結果，八匹馬並不能拉開半球，因為大氣壓的強度遠遠大於八匹馬全力工作的力量。（馬力是功率的一種單位，功率的國際單位是瓦特，其它還有千瓦、兆瓦、毫瓦、馬力等，1馬力P=735.499W）
改用兩輛汽車做對拉試驗，每輛汽車的功率相當於100馬力，根據實驗結果，兩輛汽車使盡全力依然無法將半球拉開。（汽車發動機功率常用兩個單位，分別是千瓦（kW）和馬力，都是功率的單位，只是單位不同。）
最後採用兩輛火車頭進行對拉試驗，藍色的火車頭功率為1050馬力，相當於1050匹馬在同時工作，綠色的火車頭功率為1200匹馬力，總和相當於2250匹馬在同時工作，終於拉開了直徑為37釐米的馬德堡半球！
從視頻材料可以看出，2015年3月23日上午《新聞大求真》在株洲南車電力機車廠進行了這場升級版的「馬德堡半球實驗」耗費了大量的人力物力，但從《新聞大求真》中有關的視頻、文字資料，給人的印象是：要拉開這一直徑37釐米、真空狀態下的馬德堡半球，所用的拉力一定是一個天文數字！
如果我們注意觀察以上視頻，就能看到該實驗抽真空所用的是如上圖所示的功率較大的電動抽氣機。馬德堡半球實驗怎麼會那麼麻煩？能不能改造一下使馬德堡半球實驗更加簡單易行？讓我們先來了解一下360多年前那場轟動全球的馬德堡半球實驗：
360多年前「馬德堡半球實驗」的故事
1654 年5 月8 日，陽光明媚，風和日麗，德國馬德堡廣場上人山人海，連皇帝、貴族和許多官員也都早早趕到現場。這裡正在進行一次「半球」實驗。此次實驗，是因科學界圍繞空氣是否有壓力的問題爭論而舉行的。原因是科學家葛利克告訴人們：我們平時生活在空氣中，每個人身上要受到20 多噸重的大氣壓。這一論點使人驚訝，連許多科學家也不相信。為了證實這一點，葛利克公開在此進行表演。時值上午9 點，只見廣場的中心停著16 匹精壯的駿馬，表演的指揮者葛利克把馬分成兩群，每8 匹一邊，中間是一隻銅做的大圓球，由兩個半球合成。只要哨聲一響，便讓馬像拔河一樣，從相反的方向使勁拉著那合二為一的銅球。
「免抽氣馬德堡半球演示器」的研究前後歷時3年多時間（1999年發現問題，2001年研究成功，2002年參賽獲獎），最終實現了馬德堡半球演示器的免抽氣功能，其設計的原理不僅可以使真空環境的形成變得十分簡單，即便是大型真空實驗，使用該方法來產生真空的環境，其形成成本亦趨近於「零」。
但在數百次對拉試驗的過程中，拉開活塞和拉開半球力度的巨大差異，讓我們進一步認識到決定拉力大小的關鍵要素。通過計算，我們對360年前16 匹駿馬拉開馬德堡半球所使出的拉力一度對自己的計算結果表示懷疑，而2015年《新聞大求真》中的馬德堡半球還原實驗再度引起本人對拉力大小的興趣，通過計算，兩輛火車頭平均每「馬力」分攤到的拉力最大值不會超過兩瓶500ML礦泉水重量（如下兩瓶礦泉水的毛重為1.15kg），而這一結論也大大出乎了我們的意料。
「免抽氣馬德堡半球演示器」打破思維定勢，採用螺紋力矩放大和活塞運動的原理，通過簡單的組裝操作，便可實現真空效果。那麼「免抽氣馬德堡半球演示器」是如何產生真空的呢？通過以下視頻，我們便可更好地理解演示器的組裝和真空形成的過程。
有關「免抽氣馬德堡半球演示器」的研究過程，已作為「發明創造類課題的研究」的精選案例編入綜合實踐活動課程「創思教育」校本教材《創思實踐活動指南》（pp.64-69），並在本節內容的最後以「馬上行動」的方式，將《新聞大求真》中的馬德堡半球還原實驗所使用的直徑37釐米的馬德堡半球拉開拉力大小的計算和簡易拉開方案的設計留給學生一些獨立思考的空間。 通過計算，直徑37釐米的馬德堡半球黃斷面積為1074.665cm2，也就是說，施加在兩半球橫斷面積上的壓力不會超過1075個大氣壓（事實上，採用真空泵無論如何也不能實現100%的真空），即便是在該半球達到完全真空的狀態下，最多只要克服1075個大氣壓便可將這個牢牢相吸的半球拉開。由於1P=1.0337kg/cm2，如果將該半球的一個拉環繫於橫梁之下，另一拉環下端系一水箱（如：容量為1.2m3）或可裝載重物的吊籃，往水箱裡加水或吊籃裡添加重物，當總重量不到或接近1111.23kg時，直徑37釐米的馬德堡半球，無論真空度如何，必將輕而易舉地被拉開，這種拉開馬德堡半球辦法，成本可以趨近於零，也許，這正是《新聞大求真》馬德堡半球還原實驗的設計者留給每一位觀眾思考的空間。
《創思實踐活動指南》簡介
內容特點：一本貫穿「創新意識」與「實踐意識」，踐行陶行知「生活即教育，社會即學校」的教育思想和世界各國「為思維而教」教育主張的「創思教育」校本教材。圖文並茂，淺顯易懂，選用案例全部為作者本人帶領學生在青少年科技創新大賽中的獲獎項目。通過獨樹一幟的視角，路徑，詳細地描述了整個創新研究過程中的每個步驟，特別是融入各章節中的任務驅動教學，將教學從理論層面引導向親身實踐。該書是創思實踐（或研究性學習）活動開展具有「啟蒙意義」的行動指南。
讀者對象：適合初高中學生、中小學科技輔導員、綜合實踐活動教師、高中研究性學習指導教師、注重培養學生創思實踐能力的學生家長以及關心支持創思教育的社會各界人士閱讀參考，對有意於提高自己創思實踐能力的高校學生亦有一定的參考借鑑價值。
成果級別：省級精品。《創思實踐活動指南》是福建省教育廳立項課題《基於科學素養培養的創思教育實踐研究》（項目編號：JZ170467）研究成果、福建省高中綜合實踐活動學科張群林名師工作室研究成果、三明是高中綜合實踐活動學科林勝貴名師工作室研究成果。2019年1月獲評「福建省中小學精品校本課程」。
推薦理由：研究性學習的得力助手，創思實踐能力的活力啟蒙。
應用實例：基於《創思實踐活動指南》的科技創新教育方案。在2020年4月13日福建省青少年科技創新大賽獲獎名單公布文件中，該科教方案獲福建省二等獎並推參加第35屆全國青少年科技創新大賽。
「讀書送書」活動說明出版後的《創思實踐活動指南》自2020年3月試行銷售以來得到專家、同行、讀者的廣泛好評。為了更好地促進「創思教育」校本課程的普及和推廣，發揮「先行先試」學校的示範帶頭作用，推動國家戰略創新型人才的挖掘和培養，本書作者即日起開展「讀書送書」活動，有關事項說明如下：
1.徵稿要求：《創思實踐活動指南》書評、讀後感和應用感，字數不限（500——1000字為宜），文稿請發送至497359148@qq.com,擇優在「創思與實踐」微信公眾號發表，全國推送。
2.獎勵辦法：凡稿件被「創思與實踐」微信公眾號被錄用刊發的書評、讀後感或應該感，將獲贈《創思實踐活動指南》一本（快遞費自理），錄用文章閱讀量超過1000（以投稿人提出郵寄此書時的訪問量為準），將享受包郵（免快遞費）服務。
3.徵稿對象：《創思實踐活動指南》讀者群所有人、《創思實踐活動指南》校本教材購買學校的師生、社會各界關心支持「創思教育」的專家同行讀者。
4.活動期限：從2020.04.18開始至2021.04.17止，最大用稿量每天一篇（「創思與實踐」微信公眾號每天只限發布一篇文章），歡迎專家同行讀者踴躍投稿。
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