中国科技馆一层展览详细解说词2

1、1 （左超） 运载火箭是由多级火箭组成的航天运输工具。其用途是把人造地球卫星、载人飞船、航天站或空间探测器等有效载荷送入预定轨道。运载火箭是第二次世界大战后在导弹的基础上开始发展的。第一枚成功发射的的运载火箭是前苏联的卫星号运载火箭。运载火箭一般由24 级组成。每一级包括：箭体结构、推进系统、飞行控制系统。末级有仪表舱。内装有向导与控制系统、遥测系统和安全保护系统，第一级火箭外围捆绑的是助推火箭，又称零级火箭。 目前世界上主要的的运载火箭有“大力神”号、“土星”号、“德尔塔”号（美国太空总署）；“东方”号、“宇宙”号（前苏联宇航局）；“阿里亚那”号（欧洲航空航天局）；“长征”号（中国）运载火箭

2、等。 我国的长征系列运载火箭分为长征一、二、三号。“长征一号”于1970 年将我国一枚人造卫星成功送入轨道，从此正式成为在编的的系列运载火箭。长征二号系列分为：“长二捆”（CZ2E），长征二号F 运载火箭及F 系列运载火箭成功将我国自行设计的神舟号宇宙飞船送入轨道。长征三号为多级全轨道运载火箭，可用于不同轨道使用，实现“一箭多星”。 “长二捆”是一种大型两级捆绑式火箭，在一级外部捆绑有四个直径为 2.25 米，高为 15 米的助推器。其主要用途为近地轨道使用（LEO）。配以相应的上级可进行中高低轨道、地球同步轨道的卫星发射。长二捆近地轨道运载能力达9.5 吨，全箭起飞质量460 吨，全长49.

3、7 米，一、二级直径3.35米卫星整流罩直径直径4.2米。其燃料为偏二甲肼水合肼（UDMH）氧化剂为四氧化二氮（N204）全箭由箭体结构、动力系统、控制系统、遥测系统、安全系统、辅助分离系统组成。 火箭运载能力有多种不同的标记方法：一、以发射轨道不同区分：中、高、低轨道，地球同步轨道，太阳同步轨道行星探测器轨道。二、以不同飞行速度区分：如185 公里轨道速度为7.8 公里/秒 1000 公里轨道8.3 公里/秒 地球同步轨道10.25 公里/秒 探测太阳系轨道1220 公里/秒。 火箭发射的主要过程是这样的。火箭启动时，四个助推火箭向下喷射气体，火箭冉冉上升；当助推火箭燃料消耗将尽时，第一级火

4、箭点火，同时助推火箭与主火箭分离，这时一级火箭内燃料的液面不断下降，当一级火箭完成任务后，二级火箭点火，同时一级火箭与主火箭分离；依此类推， 2 当第最后火箭燃料耗尽时，它前端的整流罩打开，星、箭分离，卫星进入预定轨道。 伸缩球是一件机械展区的展品，它非常有趣。当我们顺时针转动手轮的时候，这个球会缩小；而当我们逆时针转动时，它又会变大。现在就让我们通过它，来了解一下伸缩曲面的原理。 这是一组由空间伸缩杆构成的伸缩球，空间伸缩杆是由平面伸缩杆演化来的。在“滚球”展项，有一组“连杆升降装置”，那就是平面伸缩杆，用于升降。在生活中我们看到的“伸缩门”、“伸缩晾衣架”、“升降工作台”都是平面伸缩杆结构

5、。靠改变伸缩杆平行角度的来进行收缩或张开，实现直线的伸缩；如果把它稍加改进，就可以实现圆弧的伸缩。如果把平面伸缩机构组织成空间伸缩机构，这样它就可以实现“体”的伸缩，可以将它变成长方体，球体，或其他需要的形状。伸缩球就是由上下、左右、前后各两个相交成60 度的六个大圆组成。球中的伸缩杆由平面伸缩杆铰接组成，每个大圆与另外五个大圆相交，形成一个空间的球形伸缩曲面结构。 为了更好地向观众展示伸缩球伸缩曲面的原理，这里设计了用钢丝绳吊住“球”的最上方，并且钢丝绳通过球心，与球的最底部相连。这样，当我们拉紧钢丝绳时，“球”就会缩小；而当松开绳子时，“球”就会舒展变大。 这套结构是由美国人查尔斯. 霍夫

6、曼先生发明的，在后面的电视画面上，播放的就是霍夫曼先生用这种原理创作的许多有趣的作品。从理论上讲，任何曲面都可以用平面来近似，所以可以设计出任何形状的伸缩曲面来。 关于伸缩曲面的应用是很广泛的，在办展览的时，常常需要很高很大的框架来支撑展板，这时就可以采用这种结构来构造。不需要的时候，还可以很方便的拆卸，便于运输和重复使用。还有电视上展示的，一个运动场顶蓬，可以实现伸缩，在天气好的时候，就打开；在天气恶劣时，就关上，非常的方便。所以，这种结构是有很强的实用性的。 3 举世瞩目的三峡水利枢纽位于长江西陵峡中段，坝址在湖北宜昌三斗坪。1994 年1 月14 日正式开工。 三峡工程由拦河大坝、泄水建

7、筑物、水电站厂房及通航建筑物组成。长江三峡工程采用“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”的方案。大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035米，坝顶高程185米，正常蓄水位175米，总库容393亿立方米，其中防洪库容221.5亿立方米。每秒排沙流量为2460立方米，排沙孔分散布置于混凝土重力坝段和电站底部。泄洪坝段每秒泄洪能力为11万千瓦，年均发电量849亿度。左岸的通航建筑物，年单向通过能力5000万吨。双线五级船闸，可通过万吨级船队；单线一级垂直升船机，可快速通过3000吨级的客货轮。 三峡主体工程土石方开挖约10,260万立方米，土石方填筑约2930万立方米，混凝土浇筑约2715万立方米，金

8、属结构安装约28.1吨，准备期2年。主体工程总工期15年，第9年开始启用永久通航建筑物和第一批机组发电。水库最终将淹没耕地43.13万亩；动迁113.18万人。按1993年物价水平计算，静态总投资954.6亿元，其中枢纽工程500.9亿元；移民安置300.7亿元；输变电工程153亿元。 长江三峡工程的作用是什么呢？三峡大坝水利枢纽工程是世界上在建最大的水利工程，也是我国治理和开发长江的关键性骨干工程，是座具有防洪、发电、航运、养殖、旅游、保护生态、净化环境、开发性移民、南水北调、供水灌溉等巨大综合效益的宏伟工程。 三峡工程还是一项主要的生态工程。三峡西起四川奉节的白帝城，东迄湖北宜昌的南津关，

9、全长192公里。两岸峭壁悬崖，峡内急流汹涌，水路迂回，景色万千，构成天然山水画廊。是我国十大名胜风景区之一。三峡水利枢纽工程位于西陵峡中段，三峡工程将极大地改善长江中下游的防洪条件，使荆江河段防洪标准由十年一遇提高到百年一遇，保护荆江南北1500万人口和2300万亩耕地，有效地改善由于洪患及分洪引起的环境恶化、灾后疫情，减少下游湖泊的泥沙淤积，改善水质，减轻污染。加上三峡工程是综合性水利，由多种巨型建筑物组成，泄流建筑物形成气势磅礴的人工瀑布，这些都具有很高的观赏价值。经5级船闸或升船机过坝，人们将会以惊奇的心情赞叹现代化科学技术的精美绝伦，同时还会激发人们的民族自豪感和对科学技术的向往，成为

10、吸引五洲四海人士前来游览的胜地。 4 （左超） 现在我们所看到的是科技馆的标志性展品-三叶纽结，它宽10 米、高12 米、每个面宽1.65米。是由一条三棱柱带经过三次盘绕，将其中一端旋转 120°后首尾相接，构成三面连通的单侧单边三叶纽结（带）造型，由原来相互独立的三个面变为一个连通的闭合曲面，即从任一点出发沿带面经三周穿绕，终将回到出发点，从一个面上任一点，沿带面运动，不穿过边缘即可到达另一面。 这种形式主要是由“莫比乌斯带”演变而来，德国数学家莫比乌斯(17901868)在1858年发现单侧的曲面。他将一个纸条的两个接头扭转180 度后粘贴起来，形成一个扭曲的纸环，后称“莫比乌斯

11、带”。 如果放一只小甲虫在上面它可以轻松的爬过整个纸环的曲面而不必越过纸带的边缘。如果是一个没有扭转过的纸环，甲虫爬过纸环的一个曲面，就必须挪动甲虫越过纸环的一个边缘才能到另一个曲面。三叶扭结展品就是将三个等宽的“莫比乌斯”带组合在一起就形成了我们所看到的三棱柱状纽结。三叶形纽结是纽结理论中典型的素纽结（最简单纽结），是许多丰富多彩纽结的基本组成单元。 纽结理论是数学拓朴学的一重要分支。应用泛围很广，大到宇宙天体，小到 DNA 技术和生物工程。其中一些DNA 结构具有纽结的特征，化学研究领域中一些大分子物质也具有纽结特征。 三叶纽结的广义象征意义是：科学没有国界，各学科之间没有边界，科学是相互

12、连通的，科学与艺术是相互连通的。 超导现象是 1911 年荷兰物理学家昂纳斯在研究各种金属的低温电阻率的变化时最先发现的。最初发现的在低温时电阻为零的元素是汞（俗称水银，元素符号为Hg），它的临界温度只有4.2K（注：开氏温标K,-269）。直到1986 年以前已知超导体的最高温度只有23.2K（-250）。但在最近的短短几年内，经过各国科学家的努力，到1993年已知超导体的最高温度为153K（-120）。 什么是超导现象呢？大家知道，金属导体的电阻会随温度的降低而减少。当温 5 度接近绝对零时，一般金属导体的电阻都趋近于一个恒定值，即这种金属导体的剩余电阻。但某些金属导体当温度降低到一定程度

13、后，电阻会突然消失。像这种电阻完全消失的导体叫超导体。电阻为零特征的态叫做超导态，也就是平常所说的超导现象。超导体从正常态（电阻态）过渡到超导态（零电阻态）的转变叫作正常-超导转变，转变时的温度Tc 称作临界温度。 超导现象有两个重要特性：一个是前面所述的昂纳斯发现的零电阻现象，另一个是1933 年法国科学家迈斯纳发现的完全抗磁性（即当超导体处在超导状态时，它始终保持内部磁场为零，外部磁场的磁力线将无法穿透并被统统排斥到体外）。 所以，超导体的两个特性是：超导电性和完全抗磁性。 这件展品是运用完全抗磁性来演示超导磁悬浮原理的。将装有超导材料的容器（车体）用两块木块支撑，放在轨道上；向容器内倒入

14、低温液化氮（温度为-196），超导车就会浮起来了。它的悬浮间隙为15 毫米左右，可负重十几公斤。 超导磁悬浮工作原理是什么呢？ 该装置由强永久磁铁钕铁硼、超导材料钇钡铜氧、和车体三部分组成。将超导块放置在车体内部，固定好，并将车体放在用强永久磁铁作成的轨道上；向车体内倒入零下 196 摄氏度的低温液化氮，使超导块从正常状态进入超导状态（倒入低温液化氮是为了给超导材料降温），车体受重力作用下降。车体内的超导块承受一个变化的磁场，从而在超导块内感应出屏蔽电流，超导块的零电阻效应使屏蔽电流基本不衰减。由屏蔽电流产生的磁场与轨道磁场相互排斥，且排斥力大于重力，车体便悬浮于空中，并不断的向上浮。另外，超

15、导磁悬浮还具有磁通钉扎效应(和轨道之间产生了一个吸附的力，这种力既有向下吸引的力，又有向左向右的吸引力)，故一部分磁场被俘获在超导块内，这一俘获磁场与轨道所产生的磁场相互吸引，由于排斥力和吸引力的共同作用，使车体稳定的悬浮在轨道上方。这时，排斥力等于重力与吸引力的合力。 超导技术的应用涉及能源、交通、信息、医学、军事、宇航、科学研究等各个领域。由于超导技术的应用范围十分广泛，这里只对超导技术在交通和民用两方面举几个简单的例子： 超导技术在交通领域里最突出的应用是以日本为代表的超导磁悬浮列车。这种列车的理论行驶速度为 550650 公里/小时，是陆地上行驶速度最快的交通工具。它利用超导磁石使车体

16、上浮，通过直线电机获得推进动力。 6 超导技术在民用领域里的应用也是十分广泛的。例如高压输电线路：电能从发电厂通过高压输电线路送到用户家中，由于各种原因，一般要有 10%的损耗。如果利用超导技术，将输电线换成采用超导材料制成的，利用它的零电阻效应，那么就可以大大降低能源的损耗。 要实现超导，就必须要不断的给材料降温，这是一个难题。很难想象，在超导磁悬浮列车的后面加上几节装有低温液化氮的车厢，来给列车底部的超导磁石降温；或者将电线套入密封性能很好的管子，再不断的向管子内注入低温液化氮，这些是不可能的。要想真正的把超导技术广泛应用于各领域之中，首先就要寻找临界温度高的超导体。所以，高温超导和常温超

17、导是超导技术发展的必然趋势。当然，这里所指的高温超导是相对于低温超导而言的。 近年来，我国在高温超导材料和应用技术的研究方面取得了比较突出的成果，包括：高温超导的输电电缆、高温超导微波元器件、高温超导量子干涉器及高温超导磁悬浮列车的实验车等等。 2001 年 1 月，世界上第一辆载人高温超导磁悬浮列车实验车“世纪号”已由我国自行研制成功。 这辆“世纪号”高温超导磁悬浮实验车可乘5 人，永磁导轨长15.5 米，最大悬浮重量达700 公斤，起悬浮性能好，悬浮刚度高，低温系统连续工作可达 6 小时，是迄今为止世界上悬浮重量最大的载人高温超导磁悬浮实验车。 如果说18 世纪科技革命的动力是瓦特发明的蒸

18、汽机，19 世纪的科技革命的动力是计算机的话，那么，毫无疑问，超导将成为21 世纪科学技术革命的动力。 邓亚超 现在我们面前的是“大众汽车”展区，这个展区直观地展示了汽车的发动机、驱动装置和安全系统等，可以使我们清楚了解了汽车的内部构造和性能。目前，我们国家的汽车工业发展很快，随着人们生活水平的提高，汽车族也与时俱进，这里我们相信喜爱汽车的观众，一定会在这个展区获得收益。 这里我将重点向您介绍大众汽车的安全装置系统。 使用能源 7 据统计表明：全世界死于车祸的人数每年超过40 万，在美国18-34 岁年龄段的人，车祸是他们死亡的第一原因。降低交通事故率，改善交通安全，改进车内的安全防范措施，已

19、成为发展汽车工业的一项当务之急的任务。大众汽车的安全防范装置可以说走在世界的前列。它的装置是： 1车身结构：在车身的侧面（四个车门红色部位）安有防撞杆，并有一定的倾斜度，意在加长撞击的面积；防撞杆并具有皱折状，即 M 型，使撞击增加了承受力度和弹性，可以缓冲来自司机和乘车人侧面的突然撞击。汽车前后的保险杠各安装了液压防撞装置，具有弹性，受撞击时可以起到缓冲作用。可以更好的抵御来自前后的撞击。 2安全气囊：它是提高汽车行驶安全性的重要部件。我们这里首先看到的是前排的安全气囊，一个是主驾驶气囊，一个是副驾驶气囊。这两个安全气囊不一样大，两个气囊在正常行驶时，呈无气瘪状分别置于方向盘中心和副驾驶座位

20、前方。当车前方发生撞击时，两个气囊因车被撞击（反映速度 0.03 秒）立即冲气膨胀保护司机和副驾驶。因司机的双手握住驾驶盘，在受撞击时他的双手也会有一个缓冲力，所以主驾驶的气囊小一些，而副驾驶却没有这个缓冲，所以气囊大一些。 第二种气囊是侧面防撞气囊。在所有严重事故中，轿车受侧撞的比例占 25%，这种气囊可更好的保护您的安全。这种气囊被内置于两个前座，座背的外侧，通过对前后侧碰撞信息的检测，确认碰撞后，它会迅速自动充气，以便更多地降低碰撞时对人造成的伤害。 3（ABS）防抱死刹车系统：就是制动时防止车轮抱死的装置。当车轮制动时，安装在车轮上的传感器立即能感知车轮是否抱死，并将信号传给电脑，对抱

21、死的车轮，电脑马上降低该车轮的制动力，车轮又继续转动，转动到一定程度，电脑又施加制动，保证车轮既受到制动又不致抱死，这样不断重复直至汽车完全停下来。特点是缩短制动距离，提高制动稳定性，防止侧滑和甩尾，具有最佳制动效果，保持良好转向能力。 观众朋友，您了解了大众汽车的安全装置和科学知识，也感到它会给司机和乘客带来安全系数。但是，我也真诚告诉您，我们无论是开安全性能多高的汽车，都要有高度的安全意识，文明驾驶，人的生命是宝贵的，多好的汽车也禁不起撞。 8 王霞 随着科技的发展，机器人已广泛应用在众多领域中。因其可以进行许多人类所无法触及的工作，所以大量应用在军事、工业等领域。在许多发达国家，机器人得

22、到了最大限度的应用。我国在机器人方面的研究和应用也取得了很大的成绩。机器人技术综合了计算机控制技术、人工智能技术、现代制造技术等。 随着机器人技术的不断发展，机器人已经开始向智能型靠拢，目前一些智能型机器人已出现在我们的生活中，尽管它们还处于初级阶段，但这是机器人技术发展中的一个重大飞跃。 展品“机器龟穿迷宫”生动直观地向观众展示了智能型机器人技术。它通过观众参与设置迷宫、观看机器龟穿行迷宫，将机器人全方位行走、路线识别、控制技术的原理深入浅出地展示给大家。 展品由操作台、迷宫及机器龟三部分组成。迷宫由铝合金防静电地板及 6 个4 工位活动挡板组成。地板之间装有金属丝（导向标志），便于机器龟探

23、测路线。6 个挡板均为4 工位活动挡板，每个挡板可实现4 个方向的动作，分别由一台电机带动其工作。挡板有效组合数为2304 种。挡板上红色标志为铁质，便于机器龟探测障碍物。机器龟身上共装有12 个传感器，分为三类：路面基准识别传感器、障碍探测传感器及运行距离计量传感器。路面识别传感器共 8 个，分别装于机器龟前后左右四个方向，每一侧一组（2 个）。机器龟行走时此传感器与地板上的导向标志相互作用，用来保证机器龟沿正确的路线行走，保持正确的运行姿态。障碍探测传感器（接触式传感器）共4 个，同样装于机器龟前后左右四个方向，每侧一个。机器龟在穿越迷宫时，用此传感器探测前方是否有障碍物（挡板）。当传感器

24、接触到挡板上的红色标志（铁）时，会反馈给机器龟内部一个信号，使其避开障碍物。运行距离计量传感器装于机器龟内部，用于明确机器龟在迷宫中的具体位置。通过以上三类传感器的相互作用，控制机器龟的运行方向、路线，最终探测出路线成功走出迷宫。我们这里所展示的机器龟还是一个非 9 常聪明的机器人它具有记忆功能。在返回起点时，机器龟会走最简捷的正确路线返回。 机械传动装置 （任振江） 机械：机构，机器。 一般机器主要由四部分组成： 动力部分 传动部分 执行部分 控制部分 在上述四个部分中，传动部分占有重要地位。它不仅能将运动和动力，从动力部分传送到执行部分，而且还有以下的作用： （1） 改变运动形式：把原形式

25、变为执行部分需要的形式。如连续回转变为往复直线，或变为间歇运动等。 （2） 调节运动： 把原运动参数变为所需的参数。通常的有增速，减速，变速，换向，离合等作用。 基本的机械传动方式 1. 带传动： 分为磨擦传动和啮合传动两大类。 平带、V 带、圆带和多楔带为磨擦传动； 同步带为啮合式传动。 材料有橡胶帆布、皮革、棉织和化纤等。一般有接头，不适合高速运动。近年来出现了金属带，抗拉拽能力强，可在有腐蚀性的环境中工作。 失效形式：打滑，疲劳破坏（脱层、撕裂、拉断） 实际应用：电机输出轴上的传动。及轴心距较大的场合。 2链传动： 靠链轮与链条的啮合来传递动力和动力。链传动和带传动相比：由于是啮合运动，

26、没有弹性滑动的打滑现象。平均传动比恒定，不需很大的张紧力，对轴的压力小。能传递较大的圆周力，效率较高。适用于轴心距较大的场合。 缺点：瞬时传动比不稳定，有噪声，磨损后容易掉链，不宜在载荷变化较大和急速反转的传动中应用。 链传动分为传动链、起重链和牵引链。传动链工作速度 v<15m/s，超重链工作速度v<4m/s. 失效形式：链条疲劳破坏；链条铰链磨损；链条铰链胶合；过载拉断。 实际应用：自行车的链子，电梯的传动， 10 3齿轮传动： 靠二齿轮互相啮合来传递动力和运动。 特点：两轮瞬时传动比恒定；适用的圆周速度和传动功率范围较大；传动效率较高，寿命较长；能实现平行、相交和交叉轴间的传

27、动。 缺点：制造和安装的精度要求较高，成本较高。不适用远距离的传动。 分类： 直齿轮 （外啮合 、内啮合、齿轮齿条传动） 两轴线平行-圆柱 斜齿轮 （外啮合 、内啮合、齿轮齿条传动） 人字齿轮 两轴线相交-圆锥 （直齿、斜齿、曲齿） 两轴线交叉-圆柱斜齿 失效形式：轮齿折断；齿面点蚀；齿面磨损；齿面胶合。 实际应用：机械手表，各种机床，如车床，铣床等， 4蜗杆传动： 传动件一件是蜗杆，另一件是蜗轮，用于传递空间交叉轴的运动，两轴夹角通常是90 度。 特点：结构紧凑，传动比大，传动平稳噪声小；可以实现自锁； 传动效率低；传动功率小，一般不超过50KW。 根据蜗杆的形状不同，分为圆柱蜗杆、环面蜗杆。 实际应用：精密分度仪， 5. 其他传动机构简介 螺杆传动机构： 摆线针轮机构：一种减速机构，传速比大，功率大。 实际应用：活塞发动机 行星轮系机构：可用于减速、也可用于加速的机构 实际应用：活塞发动机 摩擦传动机构：可实现无级变速。 邱永哲 改展项是向观众展示现代军事领域中，为减少军事装备被雷达发现几率而采用的隐身技术。展品模拟演示雷达探测隐身飞机，它主要包括以下三个方面： 1电