斯特林發動機模型教具

項目背景

在湘教版《科學》教材6年級上冊“能量”單元第二課“熱能變、變、變”的教學中，教材提到的實驗“沖動的橡皮塞”在實際教學過程的實驗演示中效果不明顯；而另一個實驗用紙折的“風車”放在蠟燭火焰的上方時，風車基本不會轉動，即使轉動了也極易馬上著火。這2個實驗的不成功讓課堂教學的效果和學生的興趣都大打折扣。因此，制作一款可以將熱能轉換為動能或其他形式能量的綜合教具，并能做到經久耐用，相當必要。于是，我查閱相關資料，自己動手制作了一個以斯特林發動機為主體、可以演示從熱能到動能、到電能、到光能和聲能等能量轉換的教具。

調查研究

目前市面上出售的斯特林發動機模型，個頭較小，且發動機的關鍵部件不透明，又不可拆卸。因此對教學沒多大的價值，況且這些模型都沒有動能轉換為電能和光能的裝置，因此無法更好地開拓學生視野，提高學生學習科學的興趣。

研究過程

學習斯特林發動機的工作原理

在互聯網上學習斯特林發動機的工作原理及其模型制作要點。

搜集材料

在實驗室找到相應規格的大小2只試管和玻璃針筒注射器，備齊制作需要用到的螺絲釘、軸承、銅皮、鐵皮和加工底座與支架的木料。找一廢舊的實驗手搖發電機的皮帶盤作為飛輪（圖1）。

制作

將木板切割成長50cm寬16cm的矩形，并適當打磨。在木板下方釘2根木條作為底座。用試管制作移氣活塞（圖2）和做功活塞。將舊手搖發電機的皮帶盤進行改造加工，制作飛輪和曲軸部分（圖3）。模型的電路原理見圖4。組裝完成的模型見圖5。

為了能在室外有風的地方使用教具，同時也為了提高熱能利用率，制作了酒精燈燈罩。用鐵質飲料瓶加工成簡易燃氣葉輪（圖6），可以進一步利用耗散的熱能，同時也可以向學生介紹燃氣輪機的原理，使整個教具演示功能更強大，觀賞性更強。

教學應用效果

從圖7孩子們的神情中可以看出，他們對斯特林發動機模型教具的興趣多高啊！

進一步完善該項目的設想

可以把結構進一步簡化，讓孩子們也能動手做做。還打算配合制作其他類型的熱機模型進行教學，拓展孩子們的視野，豐富他們的科學知識。

專家評語

項目利用廢舊材料制作了斯特林發動機模型。項目原理科學，概念清晰，構思巧妙，設計合理，作品教育性強。項目選題新穎，具有實質性創新。作品效果顯著，制作規范，具有示范推廣價值。希望在教學應用方面作出改進和提升。