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蒸汽火车（第1页）

森林小学开办了第二课堂，目的就是在课堂教学活动之外为爱好钻研、喜欢动手又动脑的同学提供一个展特长，增加学识，开智力，培养能力的机会。

第一堂课就是由知识渊博的牛墩墩老师讲述蒸汽机的明。结果，牛墩墩老师刚开了个头，小老虎威威就连忙举手，牛墩墩老师就问“威威同学，您于什么问题？”

小老虎威威急忙站起来说“老师我知道，是瓦特明了蒸汽机！”牛墩墩老师一笑，对小老虎威威说“威威同学，那你就和同学们说说，瓦特是怎么明蒸汽机的。”

小老虎威威立刻绘声绘色的讲起了瓦特的故事

“瓦特小的时候体弱多病，胆子又小，所以他喜欢一个人玩，经常独自思考问题，非常爱动脑筋。有一天，他看见水壶里的水开了，壶盖开始跳动，出“噗噗”声，这个时候瓦特好奇地问祖母：“为什么壶盖会跳动?”祖母回答说：“因为水开了，所以会跳动。”瓦特一直问水开了为什么会跳动，但是得来的是祖母不耐烦的回答。瓦特感觉非常难过，但是他依旧不断探寻水开了之后，水壶跳动的原因。

而水壶跳动这件事，也给了瓦特改善蒸汽机的灵感。在瓦特2o岁的时候，瓦特得到好友的帮助，进入大学实验室，任教具和仪器的修理工。在实验室里，他学到了很多新知识。

有一次，他负责修理一台蒸汽机的模型，边修边想;我应该造一台比它更好的蒸汽机，为人们做点什么。终于历尽种种磨难的瓦特，在1782年成功制作一台蒸汽机。”

小老虎威威把故事讲完，牛墩墩老师赞许的点点头，说“威威同学这个故事讲得很好，值得表扬!不过，大家可能都认为是瓦特明了蒸汽机，其实瓦特只是改进了蒸气机。”

在同学们好奇的目光中，牛墩墩老师详细的讲述了蒸汽机的明过程。

同学们的课本中有“瓦特小时候看壶盖跳动明了蒸汽机”的说法，但历史上蒸汽机并不是瓦特先明的，而瓦特只是其改良者，是在别人的基础上一步一步改良出来的。

蒸汽机的历史可以追溯到古希腊时期，当时希罗明了一种名为汽转球的装置，这被认为是世界上最早的蒸汽机雏形。然而，这种装置在当时并没有任何实际用途。随后，法国物理学家丹尼斯·帕潘提出了蒸汽机的具体工作原理，并于1679年制造了世界上最早的蒸汽机工作模型，为实用型蒸汽机的出现奠定了基础。

1762年瓦特26岁的时候开始对蒸汽机做实验，直到此时他仍未亲眼见过一台可以运转的蒸汽机，但是他开始建造自己的蒸汽机模型。初始实验失败了，但他坚持继续实验，并且阅读了所有他能找到的有关蒸汽机的材料。

1763年，瓦特得知格拉斯哥大学有一台纽科门蒸汽机，此时正在伦敦修理，他请求学校取回了这台蒸汽机并亲自进行了修理。修理后这台蒸汽机勉强可以工作，但效率很低。经过大量实验，瓦特现效率低的原因是由于活塞每推动一次，气缸里的蒸汽都要先冷凝，然后再加热进行下一次推动，从而使得蒸汽8o%的热量都耗费在维持气缸的温度上面。

后来，瓦特又历时多年，先后解决了冷凝器效率低的问题，与约翰·威尔金森合作解决了活塞与气缸的加工制造工艺问题，直到1774年，瓦特自己设计的蒸汽机才正式投入生产，1776年第一批新型蒸汽机才制造成功并应用于实际生产。

之后的6年里，瓦特又对蒸汽机作了一系列改进并取得了一系列专利：明了双向气缸，使得蒸汽能够从两端进出从而可以推动活塞双向运动，而不是以前那样只能单向推动；使用节气阀门与离心节器来控制气压与蒸汽机的运转；明了一种气压示工器来指示蒸汽状况；明了三连杆组保证气缸推杆与气泵的直线运动。

由于担心爆炸的危险以及泄露问题，瓦特的早期蒸汽机都是使用低压蒸汽，后来才引进了高压蒸汽。所有这些革新结合到一起，使得瓦特的新型蒸汽机的效率达过去的纽科门蒸汽机的5倍。

1784年，瓦特对联协式蒸汽机进行了改进，增加了一种自动调节蒸汽机率的装置，使它能适用于各种机械的运动。此后，纺织业、采矿业、冶金业、造纸业等工业部门才广泛采用蒸汽机做为动力。

蒸汽机的明催生了人类第一次工业革命，实现了从手工生产向机械化生产的转变。蒸汽机驱动了纺织、采矿、铁路、航海等行业的机械化生产，大大提高了生产效率和产能，推动了现代工业经济的展。蒸汽机驱动的蒸汽机车和轮船革命性地改变了交通运输方式，蒸汽机车使得铁路运输变得快、高效，大大缩短了旅行时间和货物运输时间。蒸汽轮船则使海洋航行更加快和可靠，促进了全球贸易和文化交流的展。蒸汽机的应用还使农业生产生了重大变革，使得农业机械化程度提升，农业生产效率和农产品产量大幅提高，为人类提供了更加稳定和充足的粮食供应。蒸汽机的应用促进了基础设施建设的展，蒸汽机驱动的挖掘机、起重机等工程机械的出现，极大地加强了土木工程和建筑领域的施工能力，推动了城市化进程和现代化城市基础设施的建设。

总之，蒸汽机的明带来了社会经济的巨大变革，推动了劳动力的分工和规模化生产，加了城市化的进程，改变了人们的生活方式、职业结构和社会组织形式，对现代社会的形态和展起到了重要推动作用。

牛墩墩老师讲完了，就请同学们谈谈感想。

小猴吉吉说“瓦特真有毅力，我们要向他学习！”小鹿丫丫说“是科学技术推动了社会的进步，我们要好好学习，掌握更多的知识，毕业以后也去明创造！”老虎威威说“我知道最早的火车就是蒸汽机推动的，我特别喜欢蒸汽火车象牛老师一样哞哞叫，牛老师你能不能也教我们做一辆蒸汽火车呀！”同学们听到老虎威威的话都笑了起来，牛墩墩老师也笑着敲了威威的头，然后说“我们的第二课堂呀，就是鼓励同学们动脑又动手，如果你们有兴趣，我们就试着做一辆蒸汽火车。”同学们纷纷举手说有兴趣。

于是，牛墩墩老师就趁热打铁，为同学们讲起了蒸汽机的工作原理。

蒸汽机车是蒸汽机在交通工具上运用的最好范例。蒸汽机是靠蒸汽的膨胀作用来作功的，蒸汽机车的工作原理也不例外。当司炉把煤填入炉膛时，煤在燃烧过程中，它蕴藏的化学能就转换成热能，把机车锅炉中的水加热、汽化，形成4ooc以上的过热蒸汽，再进入蒸汽机膨胀作功，推动汽机活塞往复运动，活塞通过连杆、摇杆，将往复直线运动变为轮转圆周运动，带动机车动轮旋转，从而牵引列车前进。因此蒸汽机车必须具备锅炉、汽机和走行三个基本部分。蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调机构和飞轮等部分组成。汽缸和底座是静止部分。在蒸汽锅炉中，通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。通过管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。蒸汽在汽缸内推动活塞做功，冷却的蒸汽通过管道被引入冷凝器重新凝结为水。这个过程在蒸汽机运动时不断重复。一般的蒸汽机由三个汽缸组成一个组。蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。新造的蒸汽机中还包含了一个小的涡轮机，从汽缸中出来的蒸汽还可以利用它的余热在推动这个涡轮机来提高整个驱动装置的效率。这个涡轮机也与船的螺旋桨轴相连。

但是只懂原理可造不出蒸汽机，于是牛墩墩老师决定让同学们合作，自己动手寻找可以替代的材料，下节课时就要展示自己的简易蒸汽机。

一周以后，第二次上课时，同学们还真带来了自己制作的简易蒸汽机，那是一个带有软木塞的易拉罐，装半罐水，木塞上打两个洞，插两根细铜管进去。铜管的两端呈“L“形弯曲。软木塞上还用铁丝绑了一颗螺丝钉，把螺丝钉的尖端吸在一块磁铁上，利用磁铁的吸力把整个装置吊在空中，这样装置不但能够自由地旋转，而且阻力比大多数机械转轴都要小。在蜡烛的加热下，易拉罐里的水开始沸腾，不断产生蒸汽。水蒸气从铜管里面喷出，出“呜呜”的响声，推动易拉罐快旋转。铜管的喷口越细，试管内的蒸汽压力越大，喷出的蒸汽度越高，获得的反作用力越大，推动易拉罐旋转的力也就越大，当然易拉罐也就旋转得越快。

同学们的动手能力和废物利用的做法得到牛墩墩老师的大力表扬，不过牛老师也说“从制作这个简易蒸汽机到制作一台能够真正使用到火车上的蒸汽机还有很长的路要走，同学们不要想着会一蹴而就，但也不要望而却步，而是坚持不懈的去努力！”

这堂课，牛墩墩老师主要讲了蒸汽火车的机械传动结构，留的作业就是用任意材料，制作出这个传动结构。

接下来的一周，同学们用冰棍杆、硬纸壳、橡皮筋，完美做出了可以运转的传动结构。就这样，在牛墩墩老师一步一步的引导下，经过一个学期的学习，同学们系统掌握了蒸汽火车的运行原理和机械构造，虽然没有造出一辆蒸汽火车，但是却设计出了一个用人力代替蒸汽的木制火车图纸，并且在老师和家长的帮助下，把这个木头火车制作了出来，兴趣小组的同学在模拟蒸汽锅炉的车头里，喊着号子象划船一样一起摇动连杆，这辆火车还真的拉着牛墩墩老师开动起来，大家激动地为兴趣小组的同学鼓掌加油，一起推着火车跑得更快起来！