负责老师：X老师

大家好，我是本次研学的指导师，X老师，欢迎大家来体验《探秘磁悬浮》的研学课程。

同学们你们见过在空中行驶，不接触轨道的列车吗？

二、关于“磁悬浮”（14分钟）地点：暂定

活动目标：

了解磁铁的概念、磁性、磁极、应用、指南针的原理，磁悬浮的概念及原理

活动准备：

PPT、磁铁2个

（播放磁悬浮列车行驶的短片）

视频里这款磁悬浮列车在上海已经投入使用，观感看起来是十分的炫酷。今天一起了解下，它可以在空中飞行的秘密。

了解它飞行的秘密，我们首先要了解磁铁，同学们有玩过磁铁吗？以下物体中，哪些可以被磁铁吸引？哪些不可以？

由此可见磁铁是具有磁性的物质，当磁性物质靠近磁铁时，能够被磁铁吸引。能够被磁铁吸引的物质叫做磁性物质，不能被磁铁吸引的物质叫做非磁性物质。

磁铁在生活中有哪些应用呢？

磁铁是怎么发明的呢？

磁铁不是人发明的，是天然的磁铁矿。古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头，称其为"吸铁石"。战国时代我们的先人已经积累了许多这方面的认识，在探寻铁矿时常会遇到磁铁矿，即磁石(主要成分是四氧化三铁)。这些发现很早就被记载下来了。《管子》的数篇中最早记载了这些发现:"山上有磁石者，其下有金铜。"

文献记载

其他古籍如《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早就被人发现，《吕氏春秋》九卷精通篇就有:"慈招铁，或引之也。"那时的人称"磁"为"慈"他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为:"石是铁 的母亲，但石有慈和不慈两种，慈爱的石头能吸引他的子女，不慈的石头就不能吸引了。" 汉以前人们把磁石写做"慈石"，是慈爱石头的意思。

这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。最早发现及使用磁铁的应该是中国人，也就是利用磁铁制作"指南针"，是中国四大发明之一。

老师把条形磁铁从中间用一根细线吊起来，让它旋转，等它停下来时，指向南的一端就是S极，指向北的一端就是N极。

为什么指南针会指向南、北呢？

因为地球也是个磁体,地磁南极在地理北极,而地磁北极在地理南极,磁感线从地磁北极出发指向地磁南极。指南针也有南北极只分,所以指南针的S极被地磁北极吸引指向南极，N极被地磁南极吸引指向北极。

既然磁石能吸引铁，那么是否还可以吸引其他金属呢?我们的先民做了许多尝试，发现磁石不仅不能吸引金、银、铜等金属，也不能吸引砖瓦之类的物品。西汉的时候人们已经认识到磁石只能吸引铁，而不能吸引其他物品。

我们一起看看将2块磁铁的磁极靠在一起会发生什么呢？

当把两块磁铁放在一起相互靠近时，有时候互相吸引，有时候相互排斥。我们把两个相同的磁极叫同极，不相同的磁极叫异极，当两块磁铁相互靠近时,磁铁同极相互排斥-同性相斥，异性相吸异极相互吸引。

不过古代的人们并不知道这个道理，但对这个现象还是能够察觉到的。

西汉，有一个名叫栾大的方士，他利用磁石的这个性质做了两个棋子般的东西，通过调整两个棋子极性的相互位置，有时两个棋子相互吸引，有时相互排斥。栾大称其为"斗棋"。他把这个新奇的玩意献给汉武帝，并当场演示。汉武帝惊奇不已，龙心大悦，竟封栾大为"五利将军"。栾大利用磁石的性质，制作了新奇的玩意蒙骗了汉武帝。

接着我们了解磁悬浮，什么是“磁悬浮”？‍ 

这是一种“利用吸引力提起物体，利用排斥力托起物体，两种力都能够使物体处于悬浮状态。”

认识了磁铁，我们知道磁悬浮现象的原理是：磁铁同性相斥，通过控制斥力的大小和方向使斥力和重力的大小相等，让上方的磁体悬浮于空中。

我们开头观看的悬磁浮列车就是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理，让磁铁对抗地心引力，从而使车辆悬浮起来，然后利用电磁力引导，推动列车前行。所以磁悬浮列车需要在车体和轨道上做到与众不同。在具体的操作流程中，要想使车辆真的悬浮起来，工作人员需要在列车车厢的底部安装超导磁体，在列车行进的路面轨道上埋设许多闭合矩形铝环，借此构成磁悬浮列车的轨道“铝轨”，所以它也需要轨道。当列车行进时，超导磁体相对于铝环运动，并在铝环中感应出强大的电流，由于电流的磁效应，这电流形成极强的磁场。而铝环产生的磁场与列车上的超导磁体的磁场方向是相反的，因此产生了斥力，当向上的推力与车辆重力平衡时，车辆就可以悬浮在轨道上方。因此，磁悬浮列车改变了传统火车“贴地”行驶的方式，它的存在使车体完全脱离轨道，创造了近乎腾空行驶的空间飞行“奇迹”。

它的优势就是“快”，如从”0”提速到“300”km/h ，磁悬浮列车只要2分钟和5 km长的“跑道”，而高速列车则需要8分钟和30 km长的“跑道”。

除速度优势之外，磁悬浮列车还有很多其他列车所不具备的优点：可靠性大、维修简便、成本低；能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪声还很小，当磁悬浮列车的时速达300 km以上时，产生的噪音分贝只有65dB，仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；无污染，因为它以电为动力，所以在轨道沿线不会排放废气，是一种名副其实的绿色交通工具。

因此，磁悬浮列车无论是在速度上，还是其他方面，都具备很多的优点，发展前景很可观。在未来，磁悬浮列车技术也许会克服更多的技术难关，达到普及。

三、磁悬浮的应用（10分钟）地点：暂定

活动目标：

了解磁悬浮的应用以及前景

活动准备：

PPT  

磁悬浮在我们的生活中有哪些应用呢？

磁悬浮地球仪
以前的老式地球仪非常简单，就是一个固定支架拖着一个画了地图的圆球，功能非常简单。这个磁悬浮地球仪则高大上多了，采用了磁悬浮技术的无线充电黑科技。

通电后，利用磁悬浮技术，这个“地球”可以真正地悬浮在空中，并且缓慢旋转。并且这个地球可以发光，具有更好的视觉体验。用上这么一台磁悬浮地球仪，孩子的学习兴趣将会大大提高。同时也可以放在家里当做摆件。

磁悬浮音响
基本原理跟上面介绍的磁悬浮地球仪一样，都是采用了磁悬浮技术和无线充电技术，将喇叭托起在空中，并缓慢旋转，将能产生360度环绕的音效。断电后，它会缓慢降落到底座上，然后紧紧吸附在底座上，不会掉落，所以它可以随时携带。

磁悬浮鼠标
这款知名的磁悬浮鼠标被命名为“蝙蝠鼠标”，它是由一个鼠标垫底座和一个带有磁环的悬浮鼠标组成，由于悬空，所以鼠标可以自由任意旋转。它可以很好的解决办公室白领们的鼠标手问题，由于鼠标悬浮自由，手在工作时不会压迫手腕部神经，让你轻松自在的使用电脑！

磁悬浮台灯

由Eindhoven设计学院的设计师Angela Jansen与工程师Ger Jansen合作开发的"磁悬浮台灯"。
它的名字叫“Light Light”（轻浮之光），意思是很轻的灯。而它确实也很轻巧，只是可以漂浮起来的原因并非重量，而是内含磁悬浮装置。

磁悬浮床

日益快捷的生活节奏使身处都市里的人们疲劳不堪，因此一个良好的睡眠环境就显得很重要。你有没有想过如果能够睡在一张漂浮在空中的床上会是什么感觉？

这是由荷兰设计师历时六年开发出来的磁悬浮床，它通过底部的磁悬浮作用来实现“睡在半空”中。它外表看上去很酷，不知道真正睡上去感觉会怎样？不过，这张床的市场价格竟然高达120万欧元。

未来悬磁浮会有怎样的发展和展望呢？

磁悬浮穿梭板

如何能让广深3小时的车程，缩短到短短15分钟？

如何让物流与城市交通比目前提速3－10倍以上？

磁悬浮穿梭板，是一个磁动力承运系统，预计可以实现载客、载物、载车三功能合一，运行时速可达450－600km／h，让城市内交通速度提高8－15倍，城市间交通速度提高5－8倍。

悬磁浮高铁

 中国高铁目前是世界上最快的高铁，曾跑出了486.1公里的世界铁路运营试验最高时速。速度是衡量一个国家高铁研发水平的重要指标，追求更高速也是未来高铁发展的必然。 目前世界各地的高铁主要采用轮轨技术，车轮与轨道之间的摩擦是提升速度的首要障碍，未来高铁要突破400公里600公里，甚至更高时速，高铁研发人员将目光聚焦在了磁悬浮技术上。它最大的特点就是去掉了车轮与轨道之间的摩擦，可以很容易实现更高速。高铁在速度达到400公里以后，最主要克服的就是空气中的阻力，所以要想让未来高铁在速度上更快，就要想办法克服空气阻力，那么科研人员想到的解决办法就是制作抽真空的空气管道。真空管道+高温超导磁浮，既消除了轮轨摩擦，也消除了空气阻力，两者的结合成了未来轨道交通的新趋势——真空管道高温超导磁悬浮，未来这种交通方式可以达到上千公里的时速。

悬磁浮房屋

我们见识了很多磁悬浮产物，可仍旧会有脑洞大开的疯狂构想，比如，将磁悬浮技术应用于建筑领域，让房子在地震时候可以“浮起来”~

地震发生时，房屋等建筑物倒塌是造成人员与财产损失的罪魁祸首，而传统建筑物通常会将地基深埋地底深处。

所以，就有人提出利用磁悬浮技术，使磁场以一种特定的方式组合在一起，就像磁铁斥力一样，获得上升的力量，使房屋与地基分离，悬浮于空中，躲避地震等自然灾害。

四、磁悬浮风扇（30分钟）地点：暂定

活动目标：

动手制作磁悬浮风扇

活动准备：

木片、木棍、小电机、螺旋桨、电池盒、电池、螺母、磁铁、泡沫胶等。

磁悬浮摇头风扇，是利用磁悬浮和流体力学原理悬空360°转动的电风扇，由支架、磁铁、电池盒、电动机、风叶轮、旋转臂、定位皮垫等组成。通过两片磁杠同性相斥的作用，使转动臂保持悬空的状态。当接通电源时，电动机带动风叶轮高速旋转产生一定向外吹的风力，从而推动旋转臂围绕支架向相反方向360°不停地转动。

我们一起学习一下制作方法：

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1把两个木条贴到正方形木片上。翻过来，在中间贴上圆形的泡沫胶。

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2贴上圆形带孔的木头，再插入木棍。在木棍中间靠上位置固定一个塑料环。把两个圆形中空磁铁都插到木棍上。

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3在电池盒和电机上粘贴泡沫胶。先把带孔木片插到木棍上，然后在两端分别粘上电机和电池盒，并用电线连接。

4在电机的另一面也粘贴泡沫胶。粘上一个螺母，这是为了配重。把螺旋桨也装上。

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5安装上电池。我们的摇头风扇就做好了。接通电源，就可以看到它开始工作了哦!

材料你们拿到手后先了解一下，再制作的过程有任何疑问都可以举手问老师哦！

五、收获与分享（5分钟）

同学们真棒，今天我们了解了神奇的磁悬浮，谁可以和老师分享一下收获和感想？

说的不错，今天的家庭任务是，发挥你们的想象力，在未来生活中，磁悬浮还可能给我们带来什么哦！

六、结束语

今天的研学课程到这里就结束啦！非常感谢同学们陪老师度过的愉快时光，期待我们下次再见！

七、课程反思