马车、驴车、牛车是大力气的马儿(驴子、牛)使劲向前拉,车才能加速前进,是牲畜们给了车前进动力。
所以我们知道汽车要跑得快,同样需要动力。那么到底是哪位大力士在推汽车或者在拉汽车,才让汽车跑得这么快呢?
今天带小朋友从简易版汽车发展史中看看 各个时代下的汽车动力 ,汽车发展史不仅是汽车发展,更是人类工业的发展。(如果题主家小朋友喜欢汽车,我在文末推荐纪录片和书籍。)
一、穿越回一百多年前看汽车诞生与演变(简易版)。
1.人或者牲畜驱动
小朋友你知道没有汽车的时候,人们是怎么出行吗?
如果看过历史剧,我们一定会对马车有印象。对的,200多年前没有汽车之前都是借助人力或者牲畜的力气拉车或者推车, 是人或者牲畜给车提供向前跑的力,也可以说是人或者牲畜驱动车辆前进。
2.关于汽车动力,中外前辈都在不断创新、多种尝试
不朽名画【蒙娜丽莎】作者达芬奇,一天在创作的时候听着教堂的钟声,产生遐想:
钟为什么能敲响?里面有发条作为动力。对!用发条可以试试这种自动行驶的车。
于是他在纸上画下以 【发条】和【弹簧】 作为动力行驶的车。如果家里有上发条的钟表、玩具,可以让孩子亲手感受一下【发条】这种动力。
无独有偶,中国祖先也在不断探索各种动力驾驶,比如诸葛亮的木牛流马。我们根据2016年,一位木匠 ,造出的三国时期诸葛亮 发明的「木牛流马」来观察。
这是一个完全由 杠杆 驱动上坡 的木马。
小朋友看到了吗?早期中外探索者,都和你一样有类似的疑虑: 到底怎么才能让汽车在路上跑得快,且不用借助人力或者牲畜?
3.瓦特和蒸汽机阶段——蒸汽汽车(2个小实验)
到了1712年,英国人托马斯·纽科门(五金商人)发明了 不依靠人和动物来做功 而是靠机械做功的蒸汽机,被称为纽科门蒸汽机。
1774年11月,瓦特与博尔顿合作制造了真正意义的蒸汽机, 人类社会自此拉开了永无休止的汽车发展史。
1769年,法国人N·J·居纽制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮汽车。
这辆汽车被命名为「卡布奥雷」,车架上放置着一个像梨一样的大锅炉,前进时靠前轮控制方向。每前进12~15min需停车向锅内加煤,非常麻烦 。由于车辆的控制系统和操作系统还不完善,所以,驶上大街后东碰西撞,热水四溅,被政府下令禁止行。
我们以此为代表来研究蒸汽汽车为什么为跑起来?
蒸汽汽车为什么能向前行驶呢?它的动力是什么?(2个小实验直观解释)
关于蒸汽机的动力来源,我们上学时做了一个实验:水吸热沸腾后气化,产生水蒸气,试管(蒸汽汽车的气缸)气压增大, 会将塞子冲出 !
(因为这个实验在家做有点危险,为了孩子能看明白,我在网上找了个实验视频给大家展示。)
蒸汽机动力小实验 https://www.zhihu.com/video/1516386088440168448如上面的小实验,当蒸汽机内水沸腾时,汽缸内的空气急剧膨胀,会推动汽缸内的活塞,这里就产生里蒸汽汽车的动力来源。
概括来说蒸汽机的动力是能量转化。(这里运用了能量的转化,由水的化学能转化为空气的内能,又由空气的内能转化为活塞的机械能。孩子不需要知道专业术语,只需要通过这个小实验知道蒸汽汽车的动力即可)。
通过第一个小实验,我们知道了蒸汽机汽车的动力来源。下面这个小实验我们一起看看有了动力之后,活塞是如何带动轮轴,链接汽车车轮,让汽车动起来的?
演示蒸汽机能量转化全过程 https://www.zhihu.com/video/1516392722575814656我们一起看这个视频,右端是正在燃烧的水,为整个运动提供动力。有了这个动力来源,活塞带动了连在后面的轮轴,在与它连接的杠杆左右两边就是汽车的车轮,这样变使得汽车动起来了。
如果孩子比较小,只看视频,看现象即可。
(以上两个实验是我一个物理老师朋友发布在PYQ,上课时给孩子们展示的,经授权后我发布在这里。因未找到源头,所以侵删。)
蒸汽机汽车有过156的年历史,在这 156 年里 , 蒸汽机汽车技术有大的进步 , 同时数以千计的车辆投入商业运行。 蒸汽机汽车兴盛在内燃机诞生前一百 年,在内燃机成熟之后光荣退休。
4. 卡尔·本茨第一辆现代汽车
1866年,德国工程师尼古拉斯·奥托成功地试制出动力史上有划时代意义的立式四冲程内燃机。1876年,又试制出第一台实用的活塞式四冲程煤气内燃机。1885年德国本茨把汽油内燃机装上了三轮车,这些自行推进的车辆,被视为汽车和摩托车的初始。
1886年1月29日世界上公认第一辆汽车诞生。德国卡尔·木茨和戈特利布·戴姆乐获得世界上第一辆汽车的专利权,这一天就被人们称为汽车诞生日。
卡尔·奔驰就是现今德国大名鼎鼎的「奔驰」汽车公司的第一代祖宗。
现代汽车在我们的生活中随处可见, 那么现代汽车的动力来自哪里?那个能拽动汽车的大怪兽到底是谁?
它就是引擎内燃机!
内燃引擎机,一般藏在车头里,它有很多零件,但是有部分零件是看不见的。
它们组装在一起做4个动作:
1)进气,汽油、柴油等燃料和空气进入气缸;2)压缩,燃料和空气的混合气体进行压缩;
3)点火,点燃燃料产生动力(柴油不需要点火,压缩到一定程度,自己会燃烧);
这四个动作就叫做【四冲程】,它源源不断的产生动力,传到车轮上,汽车就可以跑起来了。
四冲程可能没那么好理解,所以现在我们再借助小朋友的绘本看一下。
汽缸,像个饮料罐,它是引擎内部供燃料燃烧的容器。
火花塞,是电流流经火花塞时,就会产生火花,火花会点燃气缸里的燃料。
阀门,阀门打开,排出废气,让燃料和空气进入气缸。
曲轴,活塞上下运动时转动曲轴,曲轴是与汽车车轮相连的,会牵动车轮转动。
第一个吸气冲程时,活塞向下运动,进气阀门打开,燃料和空气进入气缸。
压缩冲程,是活塞返回,将燃料和空气的混合物送到气缸顶部,同时将其压缩。
动力冲程,是火花塞点燃燃料,燃料使得活塞向下运动。这一过程为引擎提供动力。
排气冲程,活塞重新向上运动,排气阀门打开,使废气排出。接着重开始第一步的吸气冲程,循环往复。
四冲程无限循环往复,产生动力,汽车就高速跑起来了。
当然方便的话,带孩子在汽修厂去看看真实的引擎是最直观的学习方法。
以上是各个时代工业发展下汽车的动力,也是汽车在不用人推的情况下可以快速跑起来的原因。
二、世界上最快的高速汽车们
小朋友,你知道世界上最快的汽车有多快吗?
【超音速寻血猎犬号】是世界上速度最快的汽车之一!摘得了「陆上速度记录奖」!它装有火箭引擎与喷气引擎,工程师们希望它的时速能达到1600千米。
我们再看看这些现在或曾经陆上速度的保持者。
【蓝色火焰号】1970年,时速1002千米。
【超音速推进号】1997年,时速1228千米。
【速度恶魔号】2013年,速度最快的活塞引擎汽车,时速681千米。
【文图瑞七叶树子弹号】2016年,速度最快的电动汽车,时速549千米。
三、写在最后——相关纪录片和书籍推荐
小朋友如果你对汽车感兴趣,推荐你看看这部关于汽车发展的纪录片——【汽车百年】。
这是第一部由中国导演陈怡制作的汽车历史纪录片,是中国第一部以百年汽车发展史为线索,反映人类为理想而不断进取的大型高清电视专题片。 [1]
一共有12集,每集大约40分钟。该影片追寻着汽车的发展足迹、展现了由技术驱动带来的巨大社会变革,不仅是中国第一部百年汽车完整发展史,更是一部全面的人类社会进化史。
我之前在B站看的,现在应该还可以免费看。
@知乎亲子
希望我的回答能为小朋友答疑解惑。
好奇心是孩子的天性,孩子的每一个问题都值得被认真对待。
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参考
- ^https://baike.baidu.com/item/汽车百年/6042744?fr=aladdin