7月26日，湘潭大学机械工程与力学学院赴湘乡市白田镇暑期实践团开展了“能量魔法师——牛顿摆大挑战”主题科普手工课堂。本次活动以自制牛顿摆为核心载体，融合理论讲解、小组协作、动手实验、成果探究等多种形式，将动量守恒、能量传递、力的相互作用等抽象力学知识转化为趣味实践，为乡村孩子们带来一场沉浸式的科学启蒙盛宴，以青春力量为乡村教育注入科学活力。

课堂伊始，主讲老师志愿者文萱以悬念式导入吸引孩子们的注意力，正式开启“发现魔法”第一篇章。老师将成品牛顿摆装置展示在讲台上，银亮色钢球整齐悬挂，轻轻拨动一侧小球，另一侧球体同步弹起，中间小球纹丝不动的神奇画面瞬间吸引了所有人的目光。紧接着，三道趣味魔法谜题抛出，引发全场热烈讨论：为什么碰撞时中间小球看起来完全不动？悬挂小球的绳子长短不一，“能量魔法”还能生效吗？牛顿摆摆动一段时间后，最终会不会停下？孩子们纷纷举手，结合生活中撞皮球、碰积木的经历大胆猜测，课堂氛围瞬间活跃。志愿者老师顺势引导大家联想生活中的碰撞场景，鼓励学生分享自己观察到的类似现象，在自由交流中，孩子们初步意识到：看似简单的撞击背后，藏着看不见的能量规律。

进入“魔法解密”核心理论环节，支教团队摒弃生硬的公式灌输，采用具象化、生活化的比喻拆解两大基础物理原理，将晦涩的力学知识变得通俗易懂。第一大原理是能量与动量守恒，老师将五颗重量相同的小球比作排队传递力量的小朋友，生动讲解：运动的小球自带运动能量，当它撞击相邻小球时，能量会像接力棒一样依次传递；由于所有小球质量完全相等，能量不会停留在中间球体，只会完整传递到最外侧小球，这也是中间小球看似静止的根本原因。

第二大原理是力的相互作用。志愿者老师用拍桌子、拍手等日常小事举例，向同学们解释：一个物体对另一个物体施加推力时，一定会受到大小相等、方向相反的反作用力。小球互相撞击的瞬间，彼此同时受到对方的推力，依靠成对出现的相互作用力，牛顿摆才能持续往复摆动。老师搭配卡通小球示意图辅助讲解，直观呈现能量传递的全过程，不少孩子边听边点头，主动举手复述知识点，原本难懂的物理概念在童趣讲解中变得清晰易懂。

（图1 志愿者老师讲解理论原理并安排分工。）

理论学习结束后，本次课堂最受期待的“施展魔法”动手实践环节正式到来。为培养学生团队协作能力，支教老师将全体学生划分为若干小组，设置五大“魔法师专属岗位”，三十秒小组快速分工后，每位孩子各司其职、配合完成实验制作：材料守护员统一保管筷子、棉线、弹珠等工具，避免材料丢失；精准测量师负责把控吊绳长度，保证所有绳子长短一致；结构工程师主导筷子框架搭建，完成牛顿摆支撑主体；质量检察官全程检查框架稳固度，及时修正松动结构；魔法记录官负责观察、记录实验全过程与最终摆动现象，留存科学探究笔记。

自制牛顿摆分为四大标准化实验步骤，支教志愿者巡回走动，一对一为有困难的孩子提供帮助。第一步搭建正方形支架，学生两两配合，将筷子交叉固定，做出两个尺寸完全相同的正方形平面；第二步拼接立体长方体框架，志愿者协助用胶水粘连筷子节点，确保支架牢固不歪斜，为小球悬挂提供稳定支撑；第三步制作独立摆球，学生将彩色弹珠固定在棉线中点，每人制作五至七颗规格统一的悬挂小球；第四步统一悬挂调整，将绑好弹珠的棉线均匀固定在框架上方横梁，精准调节绳长，严格保证所有弹珠自然下垂时中心处于同一条直线上。制作过程中，孩子们一丝不苟，反复比对绳子长短、对齐弹珠位置，深刻记住了实验成功的关键条件。

(图2 志愿者老师协助孩子们制作牛顿摆。）

全部小组完成牛顿摆手工制作后，迎来“升级魔法”体验环节。孩子们依次拿起自己亲手制作的装置，拉起最外侧一颗小球，数完三二一后轻轻松开，亲眼见证能量传递的奇妙效果：一侧小球落下撞击，另一侧小球同步高高扬起，中间球体保持静止。有的孩子尝试拉动两颗甚至三颗小球，观察到对应数量的小球随之弹出，直观验证了动量传递规律。魔法记录官认真记录不同数量小球撞击产生的现象，小组之间互相展示、对比装置效果，发现绳长不齐、小球错位的作品摆动混乱，进一步印证了课堂讲解的实验要求。孩子们看着亲手制作的“能量魔法装置”，脸上满是成就感，不断向身边同伴和志愿者分享自己的实验发现。

（图3 孩子们高兴地分享自己制作的牛顿摆。）

课堂最后设置了“课堂总结”环节，志愿者老师带领全体学生复盘整节课的知识，梳理出牛顿摆能够完美传递能量的三把“魔法钥匙”：重量一致的小球、长度相等的吊绳、整齐对齐的球体。三者缺一不可，也是实验成功的核心前提。同时老师回归开篇提到的三道谜题，结合动手实验得出完整答案：中间小球只是传递能量的媒介，肉眼观察不到明显位移；绳长不统一会改变小球摆动幅度与节奏，使能量传递被打乱，魔法失效；现实环境中存在空气阻力和绳子摩擦，能量会不断损耗，因此牛顿摆最终一定会停下。

完整的闭环讲解，让理论知识与实践操作深度结合，巩固了课堂学习成果。活动尾声，多名学生主动分享学习感悟，纷纷表示从前觉得物理枯燥难懂，亲手做完牛顿摆后，终于理解碰撞背后的科学原理，回家后还打算利用废旧材料复刻实验，向家人展示学到的“能量魔法”。

本次科普实践活动，不仅让乡村青少年掌握了动量守恒、相互作用力等基础力学知识，更改变了孩子们对理科学习的刻板印象，激发了科学探究兴趣。下一步，湘潭大学机械工程与力学学院赴湘乡市白田镇暑期实践团将持续打磨低成本趣味科学课程，常态化走进乡村校园和乡村书屋，持续拓宽乡村学子的科学视野。

作者：武妍瑾，曾繁进，贺文萱，蔡嘉敏，周岚亭

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来源：湖南日报·新湖南客户端