数理化能力竞赛物理实验报告.doc

趣味科技活动设施 上海市控江中学 高一（11）班 刘睿祺 指导老师：董姣 周星 梅宝君 准考证号码： 0203240083 联系电话 摘要内容 本文旨在探索用我们课堂上曾经学过的电学、光学原理，设计出一种即可运动健身又可探究学习的趣味科技活动设施，满足广大青少年朋友的室外活动的需要。 本活动设施主要由四个部分组成：1、运动器材部分：作为该活动设施的动力之源，由人体运动产生的动能经过机械结构转换成做圆周运动的机械能。2、万花显示部分：借鉴玩具万花筒的结构原理，结合光学、电学、机械学知识，设计制作可用于室外游戏的大型万花筒。3、机械传动部分：将运动产生的机械能通过机械传动带动发电机发电和万花筒转动，更主要的是作为机械传动结构的科普展示窗 ，寓教于乐。4、灯光显示部分：采用彩色LED光屏，作为万花筒背景图案，随着运动速度的变化，LED灯光会随着电压的改变而产生相应的变化，通过万花筒的反射产生奇妙的图案效果。 关键词：趣问科技 万花筒 机械传动 LED光屏 科普展示 目录 课题成因………………………………………………02 方案设计………………………………………………03 意向模型………………………………………………08 推广应用………………………………………………12 参考文献………………………………………………14 课题成因 据调查，如今社会上能在小区普及的大众化活动设施主要有： 1）滑梯组合（适用人群：幼儿） 2）健身器材（适用人群：老人） 客观现象： 儿童和老人都有适合自己的活动设施，然而7～18岁的儿童和青 少年只能去游乐场和科技馆寻找满足他们需要的活动设施。 引发思考： 能不能设计一种活动设施，既好玩有趣，又具有科普教育意义？ 本文宗旨： 本文旨在探索趣味科技活动设施的设计与应用，希望能设计出一种即可运动健身又可探究学习的科技活动设施，满足广大青少年朋友的室外活动的需要。 方案设计 指导思想：让科学原理活起来，选择部分有趣、可操作性强的科学原理应用到室外活动设施的设计中，设计制作兼具科普、观赏、活动三大特点的室外活动设施。 设计思路： 本设施主要由以下几部分组成： 运动器材部分：作为该活动设施的动力之源，由人体运动产生的动能经过机械结构转换成做圆周运动的机械能，可以是脚踏、手摇或者其他各种方式的运动，它的结构类似各种运动健身器。 万花显示部分：借鉴玩具万花筒的结构原理，结合光学、电学、机械学知识，设计制作可用于室外游戏的大型万花筒。它与普通万花筒相比，有两点创新： 1、运用透镜成像原理，克服将万花筒结构的致命缺陷“只能用单眼窥视的方式观看”。该图像“显示屏”可以在一定距离内，采用双眼裸视的方式观看到背景绚烂多彩的“万花效果” 2、首次将彩色LED光屏应用于万花筒的背景图案。 机械传动部分：将机械能通过机械传动装置转化成电能、光能和动能，主要有三个方面的功能： 1、将运动产生的机械能通过机械传动带动发电机产生直流电，给活动设施提供所需光源。 2、通过各种齿轮和链条的传动实现万花筒后部转动。 3、它将被设计成机械传动结构的科普展示窗，它的内部科学的组合各种形式的传动结构，外部设计成透明有机玻璃罩，并配有文字说明介绍其中各种结构的名称、传动原理和典型应用，让人们在游玩中了解这些机械结构在运动方向，速度变化等方面起的作用，这样可以非常直观的寓教于乐。 灯光显示部分： 1、彩色LED光屏，作为万花筒背景图案的重要组成之一，具有以下特点： ①所有LED灯都具有七色且可变光的功能 ②随着运动速度的变化，背景图案会随着电压的改变而产生相应的变化。增强了活动设施与使用者的互动性。 ③利用平面镜成像原理，使“单片LED花瓣”通过光的反射，形成“整朵LED花”。 2、白光LED光带： 沿透明机械装置罩内缘设计一圈LED灯带，以便该机械装置在光线不足时也可以观赏使用。 3）运作流程： 设计效果图: 5)设计效果图 6)机械连动装置设计图解： 意向模型制作 规格 外壳 透镜 平面镜 背景屏幕组成一 背景屏幕组成二 材料/原始用途 直筒垃圾桶 教具 穿衣镜 七色发光二极管 透明彩色碎石 原尺寸 现尺寸 内径22厘米，外径23厘米，长60厘米 直径10厘米 约为3克/个 数量 2 3 35