《穿越時光隧道 一起探索火車進化史》
作者： ${content.author} 時間：2024-07-20 瀏覽量：14,963講解主題：穿越時光隧道 一起探索火車進化史
選擇展品：紐可門蒸汽機 瓦特蒸汽機 內(nèi)燃機 600公里磁懸浮列車
核心概念：能的轉(zhuǎn)化與能量守恒和技術(shù)、工程與社會。
輔導目標：了解科技發(fā)展對交通運輸行業(yè)的影響，技術(shù)變革是人類文明發(fā)展的重要標志。
輔導對象：初中七年級；該階段學生正處于由具體思維向抽象思維過渡的階段，他們開始能夠處理更復雜的信息，需要初步掌握掌握不同形式的能量、了解技術(shù)與工程的性質(zhì)、特點及其對社會的影響。
切入點：以情景式教學法，帶領(lǐng)大家坐上時光列車，回顧人類自第一次工業(yè)革命以來，至現(xiàn)在的交通運輸發(fā)展史。
輔導過程：通過時光列車回到歷次工業(yè)革命和人類交通運輸技術(shù)的變革，以及科技發(fā)展多人類社會的影響。
輔導形式：將展品與日常所學、日常生活所見結(jié)合起來，借助情境、感官體驗來幫助學生獲得認知。
創(chuàng)新點：基于實物的體驗式學習和基于實踐的探究式學習。
預期效果：通過輔導達到讓學生了解什么是能量的轉(zhuǎn)化和利用，工程技術(shù)對人類社會文明發(fā)展的影響。讓學生感悟中國科技的發(fā)展，及取得的成就，激發(fā)學生探索未來、學習科學的興趣。
正文：嗨，親愛的求知者們！今天我們將開啟一段奇妙之旅，沿著鐵軌追溯那些我們共同的記憶。準備好了嗎？讓我們登上時光列車，一起探索火車的輝煌歷程！
退回到18世紀，蒸汽機的誕生為世界帶來了革命性的變化。英國的工業(yè)革命如火如荼，而火車，這個當時新奇的發(fā)明，就是這場革命中的一顆璀璨明珠。而蒸汽機的“發(fā)明者”，也一直被公認為是詹姆斯·瓦特。事實上，瓦特或許是史上最被誤讀的發(fā)明家，與其說是瓦特發(fā)明蒸汽機，不如說是改良了蒸汽機。因為在此之前紐可門蒸汽機存在了很多年。在我們面前正是紐可門蒸汽機的模型，紐可門蒸汽機的結(jié)構(gòu)比較簡單，主要由鍋爐、汽缸、活塞和連桿組成。該蒸汽機利用“大氣壓力大于真空”這一原理，推動活塞做功進行往復運動。機器工作過程中，鍋爐中的蒸汽進入活塞腔，推動活塞上移；上移活塞最終通過連接裝置推動泵片的下沉；冷水噴灑在活塞上, 冷卻及冷凝蒸汽；產(chǎn)生了一個真空，將泵片拉升。這個過程及其耗費能源，而且效率很低。
瓦特對于蒸汽機的最大貢獻在于提升了機器的熱效率，他創(chuàng)造性地設(shè)計了分離式冷凝器，這一裝置就是將蒸汽的冷凝過程與氣缸分離，使蒸汽通過排氣管進入冷凝器冷凝，從而維持氣缸熱度。這件展項就是瓦特蒸汽機，通過燃燒過程水沸騰為蒸汽。通過管道蒸汽被送到汽缸。閥門控制蒸汽到達汽缸的時間，經(jīng)主汽閥和節(jié)流閥進入滑閥室，受滑閥控制交替地進入汽缸的左側(cè)或右側(cè)，推動活塞運動。蒸汽在汽缸內(nèi)推動活塞做功，冷卻的蒸汽通過管道被引入冷凝器重新凝結(jié)為水。這個過程在蒸汽機運動時不斷重復。瓦特改良了蒸汽機，也給火車的發(fā)明提供了動力基礎(chǔ)。
火車的出現(xiàn)，不僅僅是技術(shù)的突破，更是人類生活方式的一次巨變。從此信件不再需要漫長的馬車旅行，貨物可以迅速到達遠方，人們的世界因此變得更加廣闊。
隨著時間的推進，火車也在不斷進化，內(nèi)燃機技術(shù)的成熟，使火車再次煥發(fā)新的活力。
我們來觀察這臺內(nèi)燃機，旋轉(zhuǎn)旋鈕切換進氣、壓縮、做工、排氣四個沖程，發(fā)動機模型運轉(zhuǎn)，氣缸的活塞向外運轉(zhuǎn)造成真空，將空氣吸入氣缸，噴油嘴同時將燃料霧化并充入氣缸以完成第一沖程；緊接著氣缸向內(nèi)運動壓縮燃料為第二沖程，也叫壓縮沖程；第三沖程為做功沖程，即火花塞點燃高壓的燃料氣體并產(chǎn)生巨大的爆發(fā)力而做功；第四沖程為排氣沖程，它將已經(jīng)燃燒的廢氣從氣缸中排出去，為下一次的第一沖程做準備。內(nèi)燃機驅(qū)動的火車更加靈活，適應性更強，能夠應對不同地形和環(huán)境的運輸需求。這一時期，火車不僅在陸地上行駛，還開始進入海底、高山和沙漠等領(lǐng)域。
近年來，磁懸浮列車作為最新一代的火車技術(shù)，引起了廣泛的關(guān)注。它利用磁力提供懸浮力，實現(xiàn)高速運行，并具有低噪音、免接觸等優(yōu)勢。時速600公里磁懸浮列車已進站，請各位乘客有序上車，本列車使用了磁力的魔法，它們底部有特殊的磁鐵，與鐵軌上的磁鐵相互作用。就像兩個超級吸引力的朋友，他們相互吸引，但又不直接碰在一起。這就是列車浮在空中的秘密。
2021年7月20日，由中國中車承擔研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的我國時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)在青島成功下線，這是世界首套設(shè)計時速達600公里的高速磁浮交通系統(tǒng)，標志著我國掌握了高速磁浮成套技術(shù)和工程化能力。磁懸浮列車的發(fā)展代表著火車科技的最高水平。
隨著科技的不斷進步，未來火車將繼續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。超級高速列車、太空火車等概念正在被提出，我們可以期待火車發(fā)展帶來的更多驚喜和便利。
無論是蒸汽機車還是現(xiàn)代的高速列車，火車發(fā)展史都是人類智慧與科技進步的結(jié)晶。通過學習火車的發(fā)展歷程，我們能夠更好地了解人類社會的變遷和科技的進步。
親愛的求知者們，下次當火車駛過你的視線，不妨對它說一句：“謝謝你，帶我穿越時空的旅程?！焙美玻@次的奇妙就到這里。如果你喜歡這次的奇妙之旅，期待與你們在知識的海洋中再次相遇，讓我們一起，繼續(xù)探索更多有趣的科普故事！
