《穿越时光隧道 一起探索火车进化史》

作者: ${content.author} 时间:2024-07-20 浏览量:6,553

讲解主题:穿越时光隧道 一起探索火车进化史

选择展品纽可门蒸汽机 瓦特蒸汽机 内燃机 600公里磁悬浮列车

核心概念:能的转化与能量守恒技术、工程与社会

辅导目标:了解科技发展对交通运输行业的影响,技术变革是人类文明发展的重要标志。

辅导对象:初中七年级;该阶段学生正处于由具体思维向抽象思维过渡的阶段,他们开始能够处理更复杂的信息,需要初步掌握掌握不同形式的能量、了解技术与工程的性质、特点及其对社会的影响。

切入点:以情景式教学法,带领大家坐上时光列车,回顾人类自第一次工业革命以来,至现在的交通运输发展史。

辅导过程:通过时光列车回到历次工业革命和人类交通运输技术的变革,以及科技发展多人类社会的影响。

辅导形式:将展品与日常所学、日常生活所见结合起来,借助情境、感官体验来帮助学生获得认知。

创新点:基于实物的体验式学习和基于实践的探究式学习。

预期效果:通过辅导达到让学生了解什么是能量的转化和利用,工程技术对人类社会文明发展的影响。让学生感悟中国科技的发展,及取得的成就,激发学生探索未来、学习科学的兴趣。

 

正文:嗨,亲爱的求知者们!今天我们将开启一段奇妙之旅,沿着铁轨追溯那些我们共同的记忆。准备好了吗?让我们登上时光列车,一起探索火车的辉煌历程!

退回到18世纪,蒸汽机的诞生为世界带来了革命性的变化。英国的工业革命如火如荼,而火车,这个当时新奇的发明,就是这场革命中的一颗璀璨明珠。而蒸汽机的“发明者”,也一直被公认为是詹姆斯·瓦特。事实上,瓦特或许是史上最被误读的发明家,与其说是瓦特发明蒸汽机,不如说是改良了蒸汽机。因为在此之前纽可门蒸汽机存在了很多年。在我们面前正是纽可门蒸汽机的模型,纽可门蒸汽机的结构比较简单,主要由锅炉、汽缸、活塞和连杆组成。该蒸汽机利用“大气压力大于真空”这一原理,推动活塞做功进行往复运动。机器工作过程中,锅炉中的蒸汽进入活塞腔,推动活塞上移;上移活塞最终通过连接装置推动泵片的下沉;冷水喷洒在活塞上, 冷却及冷凝蒸汽;产生了一个真空,将泵片拉升。这个过程及其耗费能源,而且效率很低。

瓦特对于蒸汽机的最大贡献在于提升了机器的热效率,他创造性地设计了分离式冷凝器,这一装置就是将蒸汽的冷凝过程与气缸分离,使蒸汽通过排气管进入冷凝器冷凝,从而维持气缸热度。这件展项就是瓦特蒸汽机,通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。通过管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间,经主汽阀和节流阀进入滑阀室,受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧,推动活塞运动。蒸汽在汽缸内推动活塞做功,冷却的蒸汽通过管道被引入冷凝器重新凝结为水。这个过程在蒸汽机运动时不断重复。瓦特改良了蒸汽机,也给火车的发明提供了动力基础。

火车的出现,不仅仅是技术的突破,更是人类生活方式的一次巨变。从此信件不再需要漫长的马车旅行,货物可以迅速到达远方,人们的世界因此变得更加广阔。

随着时间的推进,火车也在不断进化,内燃机技术的成熟,使火车再次焕发新的活力。

我们来观察这台内燃机,旋转旋钮切换进气、压缩、做工、排气四个冲程,发动机模型运转,气缸的活塞向外运转造成真空,将空气吸入气缸,喷油嘴同时将燃料雾化并充入气缸以完成第一冲程;紧接着气缸向内运动压缩燃料为第二冲程,也叫压缩冲程;第三冲程为做功冲程,即火花塞点燃高压的燃料气体并产生巨大的爆发力而做功;第四冲程为排气冲程,它将已经燃烧的废气从气缸中排出去,为下一次的第一冲程做准备。内燃机驱动的火车更加灵活,适应性更强,能够应对不同地形和环境的运输需求。这一时期,火车不仅在陆地上行驶,还开始进入海底、高山和沙漠等领域。

近年来,磁悬浮列车作为最新一代的火车技术,引起了广泛的关注。它利用磁力提供悬浮力,实现高速运行,并具有低噪音、免接触等优势。时速600公里磁悬浮列车已进站,请各位乘客有序上车,本列车使用了磁力的魔法,它们底部有特殊的磁铁,与铁轨上的磁铁相互作用。就像两个超级吸引力的朋友,他们相互吸引,但又不直接碰在一起。这就是列车浮在空中的秘密。

2021年7月20日,由中国中车承担研制、具有完全自主知识产权的我国时速600公里高速磁浮交通系统在青岛成功下线,这是世界首套设计时速达600公里的高速磁浮交通系统,标志着我国掌握了高速磁浮成套技术和工程化能力。磁悬浮列车的发展代表着火车科技的最高水平。

随着科技的不断进步,未来火车将继续发展和创新。超级高速列车、太空火车等概念正在被提出,我们可以期待火车发展带来的更多惊喜和便利。

无论是蒸汽机车还是现代的高速列车,火车发展史都是人类智慧与科技进步的结晶。通过学习火车的发展历程,我们能够更好地了解人类社会的变迁和科技的进步。

亲爱的求知者们,下次当火车驶过你的视线,不妨对它说一句:“谢谢你,带我穿越时空的旅程。”好啦,这次的奇妙就到这里。如果你喜欢这次的奇妙之旅,期待与你们在知识的海洋中再次相遇,让我们一起,继续探索更多有趣的科普故事!

 

 


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