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像乌鸦一样思考05日本启蒙视频及答案 [复制链接]

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简介

日本NHK教育频道制作了儿童科普系列纪录片《像乌鸦一样思考》,其片名正是从《乌鸦喝水》这个寓言故事中得来,启发孩子观察生活,独立思考的能力。本系列旨在教导孩子科学方法的四个步骤:观察、假设、实验和评估。通过教导孩子科学方法的四个步骤,培养孩子能够像乌鸦一样,用行动和思考去解决问题。

第五集

09:53

第一部分:探究火车咣咣原因

实验现象

小朋友们有没有注意到,在乘坐普通火车的时候,我们经常听到轨道上会发出“咣当咣当”的声音,这是为什么呢?

原理思考

为什么会发出“咣当咣当”声音呢?为何不是一直发出来,而是隔一段就发出声音来?

原理探究

我们常见的普通钢轨一般是25米或者12.5米一段,两段钢轨中间,考虑热胀冷缩,留有一定的间隙,当火车经过时就会发出“咣当咣当”的响声。

现在,我国很多用的都是无缝钢轨,无缝钢轨不是几千公里没有缝隙的,而是把25米长的钢轨焊接起来连成几百米长然后运到铺轨地点,再焊接成m到m的长度,然后在铺在路基上,无缝钢轨一段和一段之间还是有11毫米的空隙。如果没有加工、运输、施工上的困难,从理论上讲,“无缝线路”可以无限长,大大减少了“咣当咣当”的声音。

第二部分:探究球体变化

实验过程

优酱(苍井优)将一大一小两个气球分别连接在管道两端,管道中间带有阀门,可以控制两端气体的连通。可以观察到,关闭阀门的时候,气球是一大一小,当打开阀门的时候,两个气球会发生什么变化呢?

提出问题

实验员苍井优提出三个假设:

①大气球膨胀,小气球缩小

②大气球缩小,最终两个气球一样大

③保持原状不变

小朋友们思考一下,到底是这三个假设中的哪个正确呢?还是都不正确呢?

实验结果

通过实验,可以观察到,打开阀门后,大气球膨胀起来,而小气球变得更加小了,也就是假设中的①是正确的。

思考原理

最后,优酱(苍井优)来解释为什么气球会发生这样的变化呢?

优酱(苍井优)为我们提供了一个思路,这个实验是与气球内部气压有关。可解释到这里就戛然而止了,后续需要我们自己去独立思考。顺着这个思路试想一下,这其中的原理究竟是什么呢?

探析原理

在日本NHK《想乌鸦一样思考》网页上有很多的留言,这些留言中就包含着不同年龄段的人对问题的思考,我们一起来看一下吧~

01

附属小学4年级古田小组さん(小学生)

我们用字典查了一下苍井小姐在节目最后说的“压力”这个词,知道了压力是指某个物体给另一个物体加压的力量。并且,联想到“吹气球时如果不使劲吹就不能把气球吹大”的经验,我们认为,这个结果是不是因为气球的大小不同造成的呢。我们提出以下假设,并进行了实验:

①气球刚开始膨胀时和气球膨胀到一定程度时,所用的吹气球的力气时不一样的。

②大气球缩小的时候和小气球缩小的时候,从气球里吹出来的风,强度是不一样的。

③同时放飞大气球和小气球,它们的速度是不一样的。

实验结果:

①气球刚开始膨胀时用的力气比较大。

②气球变小的时候很多人感受到了强风。

③放飞时,小气球的速度更快。

根据是实验结果,我们的结论如下:

①小气球的压力更大,把空气全部赶到了大气球里。因此大气球膨胀,小气球缩小。

②小气球吹出来的风力更强,吹动了大气球里面的空气。

③由于同时放飞大气球和小气球时,小气球的速度更快,所以小气球的压力更大。

因此,大气球受到小气球压力的压迫,就变得更大了。我认为压力的产生时因为橡胶的作用。

長老カラスから一言(乌鸦长老有话说)(官方)

对于不懂的词汇能够自己去调查,并在理解的基础上去使用,真是了不起!而且,从自身吹气球的经验出发去思考怎样解释实验结果,想出了三个实验方案,并能付诸实践去进行实验验证,真是太棒了!你们这种遇到不懂的问题能独立思考,用实验去证明,并重复这一过程直至理解的态度,简直就像是个科学家!但是,还是有个不明白的地方。比如说,为什么吹小气球更费力呢?发现不懂的问题也是件非常有意思的事情。请大家在思考一下,试着用实验来解决这个问题吧。

02

ジュニオールさん(大学生)

气球在刚开始膨胀时需要的力气更大,这是因为橡胶想要复原的力气很强。因此,小气球有着很强的缩小的力气。大气球已经膨胀到一定程度,处于比较轻松的状态,缩小的力气变弱了。因此,小气球缩小,大气球越来跃膨胀。可以做这样一个实验来证明:准备各种各样大小不一的气球,将气球放气,用风速计测量气球刚开始放气时的风速,比较风的强度。

長老カラスから一言(乌鸦长老有话说)(官方)

你是从刚开始吹气球时更加费力这个经验来说的对吧。用风速计来测量不同大小的气球内部压强的不同,这个提议很有趣。但是,这个方法是不是真的合适呢?还有,车胎橡胶拉伸得越厉害,复原的力也就越强,气球橡胶是完全相反的吗?

03

善积さん(大学生)

是因为大气球中的空气更多吗?

長老カラスから一言(乌鸦长老有话说)(官方)

如果空气的含量一样的话,大气球变化的比例是不是就变小了呢。

04

太田さん(大学生)

向气球中注入空气的时候,橡胶就会因为空气而拉伸延展。橡胶如果一直被拉伸延展的话,到了一定状态就很难回到原来的样子。大气球中注入了大量的空气,橡胶已经到了一定的延展状态,而小气球还没有被彻底延展开,因此小气球的橡胶弹性要比大气球大。所以,打开阀门的时候,小气球橡胶的弹性压迫空气,使大气球更加膨胀。将气球从连接管上取下来,应该就可以很容易看出橡胶已经延展到了一定程度。

長老カラスから一言(乌鸦长老有话说)(官方)

大的气球橡胶真的已经延展到一定程度了吗,还没有怎么延展的橡胶弹性真的更大吗。请一定通过实验,用日常生活中常见的事物来验证一下。

小小思考家

小朋友们,你们觉得谁说的更有道理呢?小星也在认真的思考这个问题!!!

小星以前也做个这个实验(点击查看小实验:小球吹大球),感觉相当神奇,因此查阅了很多相关内容。根据相关实验(来源于《RubberandRubberBalloonsaradigmsofThermodynamics》)结果表明:向气球内部充气时,气球内部的压强随半径先增大,再减小,再增大。因此,当我们将气球吹大后,小气球内部的压强要大于大气球内部的压强,从而使得小气球内部的气体流入大气球之中。

更多精彩内容

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《像乌鸦一样思考》04日本启蒙视频及答案解析

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