众力资讯网

安徽池州一名 15 岁高一学生,利用课余时间,耗时 3 天用回形针 “手搓” 出

安徽池州一名 15 岁高一学生,利用课余时间,耗时 3 天用回形针 “手搓” 出一只机械蝴蝶,全程没有老师教,没有现成套件,全靠自己查资料、反复试错打磨,硬生生鼓捣出了一只能振翅的“蝴蝶”,用手轻轻一摇,灵动振翅,跟真蝴蝶飞舞几乎一模一样,栩栩如生,十分惊艳。

在池州市第一中学幽静的校园里,2024年10月中旬,高一学生钱嘉乐在学校花园里散步,几只飞舞的蝴蝶吸引了钱嘉乐的目光。

钱嘉乐脑海中产生一个想法,尝试用硬质的金属结构来还原大自然中昆虫飞舞的姿态。钱嘉乐自小对各种机械齿轮很感兴趣,高一物理课上的力学知识,让钱嘉乐迫切想要亲手验证。

其实,这种用机械模拟生物运动的尝试在中国历史悠久。春秋战国时期,鲁班(公输子)曾削竹木制作木鹊,成而飞之、三日不下,记载见于《墨子・鲁问》;《韩非子・外储说左上》则记载墨子制作木鸢的故事,二者同为中国早期仿生机械尝试。

三国时期诸葛亮发明木牛流马,北宋时期苏颂建造水运仪象台,这些古代机械设计一直让钱嘉乐感到惊叹。

2023年5月,教育部等部门印发了关于加强新时代中小学科学教育工作的意见,安徽省也落实了相关方案。在这样的学习环境下,钱嘉乐决定动手做一只机械蝴蝶。

制作这只机械蝴蝶不需要复杂的材料,钱嘉乐搜集了书桌上随手可得的回形针、细铁丝、废旧圆珠笔以及薄彩纸。

第一天的课余时间,钱嘉乐在书桌前画草图,计算数据。这只蝴蝶的核心原理是物理学中的平面四杆机构。

钱嘉乐需要通过旋转手柄,将圆周运动转化为蝴蝶翅膀的往复摆动。钱嘉乐用钳子弯折坚硬的回形针,搭建机械蝴蝶的骨架。

由于回形针材质很硬,弯折角度不好控制,钱嘉乐的手指被铁丝扎破了好几次,流了血,钱嘉乐简单贴上创可贴便继续调整。

第一天结束时,钱嘉乐发现联杆角度存在偏差,传动结构卡死了,翅膀完全无法动弹,桌上堆满了剪断的废铁丝。

第二天,钱嘉乐开始主攻最困难的传动同步问题。机械蝴蝶的双侧翅膀必须保持绝对的同步摆动,稍有偏差就会导致一侧卡死。

钱嘉乐测试时,左边翅膀上下震动,右边却静止不动。钱嘉乐盯着微小的关节调整,精确度要达到毫米级别。

钱嘉乐想到可以利用废旧圆珠笔里的弹簧作为缓冲器,同时利用细铁丝的弹性形变来让翅膀产生波浪式起伏。

钱嘉乐反复微调铁丝长度,双侧传动逻辑终于顺畅了。随后,钱嘉乐裁剪出轻薄的彩色薄页纸,用微量胶水粘在铁丝骨架上,避免增加重量。

到了第三天,整体拼装进入尾声。钱嘉乐很紧张,将所有零部件组装后,钱嘉乐握住手摇柄。当钱嘉乐转动手摇柄的一瞬间,这只由回形针和彩纸做出的机械蝴蝶真的动了起来,翅膀上下扇动,姿态十分逼真。

钱嘉乐将视频发到网络上,立刻引发大量关注。物理老师得知后,在物理课堂上公开展示了钱嘉乐的作品,还深入剖析了其中蕴含的力学知识。

池州市第一中学更邀请钱嘉乐加入科创社团。近年来,池州市教育局积极响应双减政策,在中小学课后服务中引入了趣味物理实验等课程,钱嘉乐在初中阶段就常去池州市科技馆。

这件作品,也成为当地持续推进中小学科学教育、课后科普实践背景下,青少年自主探究的生动缩影。钱嘉乐凭着钻研的劲头,在课余的三天里,让铁丝和彩纸展现出了精妙的机械之美。