自制簡易“走馬燈”

齊占波

“走馬燈”是中國民間彩燈的一種，常見于元宵節、中秋節。其原理是，燈內點上蠟燭，蠟燭燃燒產生熱量造成空氣流動，進而帶動輪軸轉動，輪軸上有剪紙，燭光將剪紙的影投射在屏上。由于燈的各個面上一般繪制有古代武將騎馬的圖畫，轉動起來好像畫中人物你追我趕一樣，故名“走馬燈”。

一、實驗要點

1. 實驗裝置：如圖1所示。

2. 實驗器材：蠟燭、火柴、紙杯、鐵絲、鐵夾、鉛筆、按扣、刻刀。

3. 實驗過程：如圖2所示，（1）將鐵絲制作成一個支架，使立起的鐵絲向底座傾斜;（2）用鐵夾將一端削好的鉛筆尖端朝上夾在鐵絲支架上，鉛筆尖大致位于底座的正上方;（3）將一個按扣安裝在紙杯底部的中央;（4）用刻刀在紙杯的側面均勻地刻出幾個同樣的小窗，并折起;（5）將紙杯倒扣在鉛筆上，使按扣位于鉛筆尖上;（6）將蠟燭點燃，放在底座中央。

4. 實驗現象：將點燃的蠟燭放在底座中央，紙杯將轉動起來。

5. 原理分析：蠟燭燃燒放出熱量，周圍空氣溫度變高，密度變小，因此將向上運動，推動紙杯轉動。在這個過程中，燭焰的內能轉化為紙杯的機械能。

二、典例解析

例 在古代，我國發明了如圖3所示的這種流行于民間的玩具“走馬燈”，它的工作原理和近代的燃氣輪機相同。如果點燃“走馬燈”內的蠟燭，燃燒產生的高溫氣體將 （選填“向上運動”“向下運動”或“繞蠟燭旋轉”），運動的熱空氣便推動紙風車和固定在轉軸上的紙馬轉動。這種“走馬燈”工作時將內能轉化為 能。

解析：點燃“走馬燈”內的蠟燭，燃燒產生的高溫氣體將向上運動，運動的熱空氣便推動紙風車和固定在轉軸上的紙馬轉動，這個過程是內能向機械能的轉化。

答案：向上運動 機械