【寒假大串联】教科版科学六上第五部分 科学拓展阅读（PDF版）

第五部分 科学拓展阅读
一、受昆虫启发的发明创造
科学研究表明,昆虫头上的触角就是它们的“鼻子”,这个鼻子能分辨各种气味,有的
比人的鼻子灵敏得多。人类模仿苍蝇的触角,研制出“蝇式气味分析监视仪”,将它安装
在宇宙飞船的密封舱里,不仅可以净化空气,而且在有空气泄露时能立即发出警报。同
样,这种仪器也可以安装在煤矿的矿井里,监视瓦斯的浓度,当瓦斯的浓度超标时,它就
会报警,以便及时排除险情。
根据苍蝇复眼的视觉原理,人类研制出了“蝇眼照相机”和“蝇眼雷达”,还仿制出一
种“蝇眼探测系统”,用来探测高能宇宙射线,了解宇宙的起源和演变。
在显微镜下,蝴蝶的彩色翅膀其实是由许多小鳞片组成的。这些鳞片会随阳光的照
射方向自动变换角度,从而调节体温。科学家们受蝴蝶的启发,将人造卫星的控温系统
制成了对温度敏感的百叶窗样式,随温度变化可调节窗的开合,保持了人造卫星内部温
度的恒定,解决了航天事业中的一个大难题。
二、神舟飞船在太空中的昼夜
中国航天员杨利伟曾在太空绕地球飞行了14圈,耗时约21小时。因为每绕地球飞
行一圈就要经历一昼夜,所以可以说他在太空经历了14个昼夜。按原计划,他在太空有
5小时的睡眠时间,但是为了尽可能多地采集实验数据,我们可敬的航天英雄将睡眠的
时间压缩到最短,一共只睡了半小时。
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天宫一号是我国首个载人空间试验平台,它在离地面300多千米的太空绕地球一圈
需要1.5小时,即每1.5小时要经历一昼夜,换句话说,地球上的一天,对应太空中的16
个昼夜。在这种情况下,经过严格训练的航天员会自主调节生物钟,无论什么时候,该睡
觉时能马上睡着,该醒来时能及时醒来并立即投入工作。航天员睡觉的时候,是在睡袋
中飘浮的,并且用绳子将睡袋倒挂着,这种本领平常人是很难掌握的,航天员要掌握此本
领必须靠坚强的意志和至少5年的训练。
三、埃及金字塔是怎么建成的
埃及金字塔的建造在考古学上一直是个谜。据目前的研究,胡夫金字塔的建造大约
用了20年的时间。按每天劳动12小时计算,差不多每2.5分钟就要堆垒好一块2.5吨
重的石灰岩。另一个问题是,金字塔内部被认为是墓室的部分,为了抵御金字塔自身的
重力,建造金字塔时使用了43块平均质量为60吨的花岗岩,堆成5层构造的墓室屋顶。
到底是怎样把这么多、这么重的岩石搬到高处,并建造成金字塔的呢
目前相对有力的学说是直线斜坡说和螺旋斜坡说。
直线斜坡说认为,以5°的倾斜角建造一个直线的斜坡。斜坡随着高度的升高而延
长。到达顶部的时候,斜坡入口至金字塔的距离为1.6千米。在斜坡上,人们把2.5吨
重和60吨重的岩石一块一块地拉上去。
螺旋斜坡说的基本原理和直线斜坡说相同。同样用5°的倾斜角建造斜坡,围绕在金
字塔的外部,从斜坡上把岩石拉上去,据科学家分析,当时运巨大的石块就是靠圆木和绳
索。但是古埃及人很聪明,他们围绕金字塔塔基修出螺旋上升的缓坡道,随着塔的升高,
坡道也螺旋上升,这样石料总是可以拉上去。
四、投石车
投石车是利用杠杆原理投射石弹的大型人力远射兵器,它的出现是技术的进步,也
是战争的需要。投石车在春秋时期已开始使用,隋唐以后成为攻守城池的重要兵器。在
古代西方,投石车也是主要进攻手段之一,波斯人和希腊人都曾大量使用过它。
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最初的投石车结构很简单,一根巨大的杠杆,长端是用皮套木筐装载的石块,短端系
上几十根绳索。当命令下达时,数十人同时拉动绳索,利用杠杆原理将石块投出。
中国战争史上投石车首次大规模使用,应当是战国时期的“李信(秦国)攻楚”,楚军
秘密准备了大批投石车,当秦军渡河时突然同时发射,无数尖利的石块乌云般砸向秦军,
二十万秦军全面溃败。后来秦国派六十万大军才攻下楚国,可见当时投石车的威力。
随着技术的发展,投石车越来越先进,在宋代达到高峰。根据宋代兵书《武经总要》
中记载,最大的投石车需要拽手250人,长达8.76米,一次可发射实弹45千克,射程可
达140余米。这里必须指出,《武经总要》可能是出于保密或者故意误导敌人的目的,将
投石车的射程大大缩短了,实际上根据其他古籍记载和现代科学计算模拟,这种投石车
的发射距离不少于500米,这在冷兵器时代,可以说是超远程打击了。
五、轮轴及其应用
把两个半径不相等的圆轮固定在同一轴心上所组成的机械叫轮轴。
轮轴事实上是杠杆的变形,若把轴心当作支点,则轮半径R 是轮上作用力的力臂
(从支点到力的作用线的垂直距离),而轴半径r是轴上作用力的力臂,此时的轮轴恰为
支点在中间的杠杆。
轮轴的应用:(1)动力在轮上时,由于动力臂较长,因此动力会小于阻力,此时的轮轴
省力,但移动的距离较长。
(2)动力在轴上时,由于动力臂校短,因此动力会大于阻力,此时的轮轴费力,但移动
的距离较短。
(3)门的球形锁就是轮与轴的例子。球形把手的半径比穿过门的心轴的半径大,因
此我们能以较小的力来旋转心轴。若是去掉球形把手,只靠心轴本身来旋转会非常
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困难。
(4)轮轴在水利中的应用:古希腊时期的阿基米德是有史以来最早的水泵发明者。
当时处于尼罗河河口的亚历山大城,是地中海东部政治、经济、文化的中心,那里聚集了
许多第一流的科学家。好学的阿基米德也来到亚历山大城,在这里学习数学、天文学和
力学。一个星期天,阿基米德和同学们一起乘木船,在尼罗河上缓缓地行驶,两岸旖旎的
风光让他目不暇接。忽然,他看到一群人在用木桶拎水,便问道:“他们干吗要拎水 ”
“河床地势低,农田地势高,农民只好拎水浇地了。”一位当地的同学告诉他:“这样拎
水的效率太低了,浇一丘田不知要拎多少桶。”阿基米德心中产生了对农民的同情心。那
位同学不以为然地说:“祖祖辈辈,人们都是这样做的。你有什么好办法 ”
回去后,阿基米德的眼前总是闪现出农民拎水时吃力的样子。“可不可以让水往高
处流呢 ”阿基米德开始思考这一问题。渐渐地,在阿基米德的脑海中产生了一个设想:
“做一个大螺旋,把它放在一个圆筒里。这样,螺旋转起来后,水不就可以沿着螺旋沟带
到高处去了吗 ”
阿基米德立即根据这一设想,画出了一张草图。他拿着这张草图去找木匠,请求师
傅帮他做一个用于泵水的工具。经阿基米德的指点,木匠制出了一个怪玩意儿。阿基米
德将这个东西搬到河边,并把它的一头放进河水里,然后轻轻地摇动手柄。“咕噜噜”,只
见河水在摇动手柄的同时,从怪东西的顶端不断地涌出来。水,果然往高处流了。
前来围观的农民,被这神奇的东西迷住了。他们纷纷赞扬阿基米德为农民做了一件
大好事。不久,这种螺旋水泵在尼罗河流域,乃至更广大的范围流传开了。人们把这种
水泵称为阿基米德螺旋泵。直到现在,一些现代工厂仍然使用这种阿基米德螺旋泵来移
动流质和粉物。
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