擺的運動軌跡總是十分規(guī)則，而復(fù)擺則不同。只要轉(zhuǎn)動手輪就能看到三個擺不斷的擺動，但它們的擺動卻完全沒有規(guī)律，擺的運動軌跡呈現(xiàn)出無法預(yù)測、混沌無序的狀態(tài)。展品根據(jù)各擺的運動軌跡，通過系統(tǒng)計算后在顯示屏上實時模擬。
我們現(xiàn)在看到的這個展項就是混沌擺，靜止的時候看起來平平無奇，但是我們來轉(zhuǎn)動玻璃中央突出的旋轉(zhuǎn)手柄，使混沌擺開始擺動，同時觀察在顯示器同步播放混沌擺的運動軌跡畫面，仔細觀察擺臂的運動，就會發(fā)現(xiàn)每一次擺的運動狀態(tài)都是不一樣的，三個小擺隨之擺動并互相影響呈現(xiàn)出不規(guī)則的運動狀態(tài)，處于一種混沌狀態(tài)。
為什么會這樣呢？一個運動體系，比如展品中為一個主擺和三個副擺的運動狀態(tài)由起動時的初始條件，也就是主擺和副擺的初始位置和起動速度所決定。單擺的運動很容易預(yù)測，由于這個大擺有三個小擺與之相連，它的運動就更為復(fù)雜。其中每個擺都會影響其它擺的運動，因而使整個運動混沌無序，無法預(yù)測。因為在于你無法使每一次擺的運動初始條件，也就是即旋轉(zhuǎn)手柄的用力，速度等都完全相同，所以每次擺動都會存在著或大或小的差異，那么擺的運動狀態(tài)也就千差萬別。
混沌理論是一種兼具質(zhì)性思考與量化分析的方法，可以用來探討動態(tài)系統(tǒng)中如：人口移動、化學反應(yīng)、氣象變化、社會行為等，無法用單一的數(shù)據(jù)關(guān)系，而必須用整體、連續(xù)的數(shù)據(jù)關(guān)系才能加以解釋及預(yù)測之行為。
根據(jù)伯努利原理——流動的流體壓強降低，周邊壓強高的靜止空氣補充到壓強低的區(qū)域，由此形成渦流。這個渦流分布在圓孔周邊，成為環(huán)狀，并向前運動。環(huán)狀的空氣渦流將霧氣水珠限制在一個環(huán)狀區(qū)域內(nèi)形成煙圈，當霧氣水珠隨著空氣快速通過一個圓孔時，由于圓孔出口周邊的空氣是靜止的，因此從圓孔中流出的空氣-水珠霧氣混合物會牽引靜止的周邊空氣，由此形成了一個從孔洞邊緣向外再轉(zhuǎn)向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的一個渦流。
日常生活中，我們偶爾會看見煙圈。但是你知道煙圈背后的奧秘嗎？
接下來為您介紹的這件展品叫做“煙圈”，展品中間是一個可以壓縮的氣囊。按下“啟動”按鈕，煙霧通過管道在氣囊內(nèi)匯集，我們按壓氣囊，為什么從氣囊擠出的煙霧會成為環(huán)形呢？ 根據(jù)伯努利原理——流動的流體壓強降低，周邊壓強高的靜止空氣補充到壓強低的區(qū)域，由此形成渦流。這個渦流分布在圓孔周邊，成為環(huán)狀，并向前運動。環(huán)狀的空氣渦流將霧氣水珠限制在一個環(huán)狀區(qū)域內(nèi)形成煙圈，當霧氣水珠隨著空氣快速通過一個圓孔時，由于圓孔出口周邊的空氣是靜止的，因此從圓孔中流出的空氣-水珠霧氣混合物會牽引靜止的周邊空氣，由此形成了一個從孔洞邊緣向外再轉(zhuǎn)向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的一個渦流。
再舉個例子，我們在紙條上方吹氣，紙條就會自動向上揚起，這其實就是伯努利原理在暗中作用。
展項由大型杠桿機構(gòu)、限位緩沖裝置以及繩索等組成。參與者一人坐在座椅上，另一人通過不同位置的繩索拉起坐在椅子上的觀眾，感受不同位置使用的拉力大小。根據(jù)杠桿原理：杠桿上的兩個力矩（即力與力臂的乘積）大小相等可使杠桿平衡。展項中，杠桿機構(gòu)的力臂越長，拉起觀眾所需要的力越?。环粗?，力臂越短需要的力越大。所以，拉動杠桿機構(gòu)外側(cè)的繩子較為省力。生活中常用的起瓶器，鉗子等都是利用了杠桿原理。
分別點擊屏幕上煤炭、石油、天然氣三個按鈕，觀看該能源在全球的分布狀況，并通過多媒體視頻了解相關(guān)知識。能源是國民經(jīng)濟的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，未來命運取決于能源的掌握，但是地球上的能源并不是均勻分布的，且對于社會發(fā)展重要的化石資源是一種不可再生能源，正在面臨著開采殆盡的危險。因此全球性的能源緊缺，導致燃油、燃氣等工業(yè)及民用燃料價格不斷攀升，直接影響著人們的日常生活，節(jié)能減排的戰(zhàn)略序幕已經(jīng)拉開，新能源的開發(fā)應(yīng)用已是大勢所趨。
任何物體都含有兩種電荷，物質(zhì)失去電子后帶正電，得到電子后帶負電。電荷有同性相斥異性相吸的基本特點。在靜電場中，物體左右兩側(cè)感應(yīng)出不同的電荷，由于所受的靜電力大小不同，以及靜電吸力和斥力的變化，于是就出現(xiàn)了乒乓球往復(fù)運動的現(xiàn)象。
我們在冬天脫毛衣的時候，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)毛衣發(fā)出噼噼啪啪的聲音，如果在光線較暗的地方，能看到毛衣上有藍色的小火花，手不經(jīng)意摸到的話，還會有被電到的刺痛感，這是為什么呢？原因是我們在脫毛衣的時候，毛衣之間相互摩擦后會產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。
靜電小球演示的就是導體的靜電感應(yīng)原理和電場對電荷的作用力。在保護罩內(nèi)有左右兩個分別帶正負高壓靜電的定制球拍，按下按鈕，展項通電后，懸吊在兩個定制球拍之間的金屬小球就開始不停的來回擺動，發(fā)出乒乒乓乓的響聲。那么是什么導致小球在來回擺動并發(fā)出乒乓聲呢？當啟動按鈕后，高壓靜電發(fā)生器使兩個球拍成了分別帶有正、負電荷，由于靜電感應(yīng)，金屬小球的兩邊分別被感應(yīng)出與鄰近球拍相異的電荷，于是，在靜電力的作用下，小球擺向距球近的一個球拍，與之相碰后，立即帶上與該球拍相同的電荷，從而又被排斥開來，隨后，小球又受到另一塊相異電荷球拍的吸引，相碰后帶上相同電荷又被排斥回來，如此循環(huán)往復(fù)，小球在就兩個球拍之間來回擺動并由于來回碰撞而發(fā)出乒乒乓乓的聲音。
聲音的傳播需要媒介，在真空環(huán)境下，聲音是無法傳播的。
聲音在不同介質(zhì)中傳播的速度是完全不一樣的。在一般情況下，傳播介質(zhì)的密度越大，傳播聲音的本領(lǐng)越強，速度越快，距離也更遠。
在本件展品中，聲音的傳播速度從大到小依次是：固體、液體、氣體。
操作方式
1、按動“固體（液體、氣體）”按鈕，觀察聲音在不同媒介中的分貝指數(shù)。
2、按動“抽真空”按鈕，罩內(nèi)空氣將逐漸抽掉，在按下“固體（或液體、氣體）”按鈕，觀察分貝指數(shù)變化。
3、按下“釋放真空”結(jié)束操作。
一個T型主擺的三個端點分別懸掛著三個副擺。當我們轉(zhuǎn)動T型主擺時，三個副擺隨之擺動，并互相影響呈現(xiàn)出不規(guī)則的運動狀態(tài)。大家可以多試幾次，看看“擺”的運動軌跡是否相同？
為什么擺臂運動是混沌無序的？單擺的運動軌跡通常較易預(yù)測，但當一個主擺和三個副擺組成一個運動體系時，它的運動狀態(tài)就會變得復(fù)雜起來。由于大擺與小擺相連，因此每個擺都會影響其它擺的運動，整個運動狀態(tài)就會變得混沌無序、無法預(yù)測。而在起動狀態(tài)下，主、副擺的初始位置和起動速度都會影響運動體系的運動軌跡。
外延知識：混沌研究始于上個世紀60年代，其有影響力的人物就是美國科學家洛倫茲，他在研究大氣對流方程時發(fā)現(xiàn)，初始值細微的變化，可以導致“失之毫厘、差之千里”的結(jié)果。混沌系統(tǒng)是一個非周期性的不可逆過程，它對初始值反應(yīng)敏感，一個微小的擾動變化，就會產(chǎn)生意想不到的結(jié)果，而且長期行為不可預(yù)測?；煦缫?guī)律使人類從更客觀的角度對事物進行觀察，而不是用公式演算出精確的結(jié)果，它警示我們，不要忽略事物發(fā)展初期的方方面面和細微之處，它們的微小變化可能會演變成一個難以控制的結(jié)果。
展品由軌道和非圓輪子等組成。一組是方形輪子和弧形軌道，推動方形輪子在弧形軌道上滾動，可看到方形輪子平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，這是因為方形車輪的邊長和軌道的弧長一樣。另一組是勒洛三角形輪子和平面軌道，將板子放在三角形輪子上面，手推板子并帶動三角形輪子在平面軌道上滾動，可看到三角形輪子也能平穩(wěn)地前進，它展示了數(shù)學中的定寬曲線原理。所謂定寬曲線是指用兩條平行線夾住一個圖形，如果在任意一個方向上，這兩條平行線的距離都相等，那么這圖形就叫定寬曲線。所以勒洛三角形輪子就是定寬曲線，其雖然不是圓形，但仍然可以在板子與平面軌道之間平穩(wěn)滾動。
展品主要由線圈、操作手輪、指南針和電流表等組成。展臺的上半部臺面可以做360度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)臺面上安裝有指南針，整體被透明亞克力罩保護。您可以轉(zhuǎn)動手輪，驅(qū)動線圈轉(zhuǎn)動，同時轉(zhuǎn)動圓臺，讓線圈做不同方向切割地磁的運動，在這過程中可觀看電流表的變化和指南針的指向，不難發(fā)現(xiàn)當線圈的軸向在東西方向轉(zhuǎn)動時，切割南北方向磁力線，電流表的指數(shù)大。這也說明此時線圈切割的磁場磁力線較多，因此所產(chǎn)生并通過的電流也會較大。
地球可視為一個磁偶極，其中一個極位在北極附近，另一極位在南極附近，不過地磁場通常很微弱，我們很難直接感受到，但可以被感知、測量。除了通常用的小磁針、地磁儀，運用電磁感應(yīng)也可以感測。本展品就是運用電磁感應(yīng)現(xiàn)象來驗證地磁場的存在。
展品“電池原理”由電流表、電線及三種不同材質(zhì)共六條金屬棒組成。雙手握住不同材質(zhì)的金屬棒，能看見電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這其實是因為不同材質(zhì)的金屬棒在能導電的溶液中，化學活潑性是不同的。人手上有汗液，汗液是能導電的溶液，當雙手握住兩種不同的金屬棒時，由于二種金屬活潑性不同，您的身體相當于電池里面的酸性電解液，當你潮濕和帶有鹽分的雙手接觸銅板和鋁板時，發(fā)生了不同的電化學反應(yīng)，銅棒發(fā)生還原反應(yīng)，失去電子；鋁棒發(fā)生氧化反應(yīng)，得到電子。鋁棒上多余的電子經(jīng)過電流表流到銅棒上，用來補償銅棒上失去的電子；同時一只手上積累的多余的電子，通過身體流到另一只手上，由于電流非常微弱，所以您的身體根本感覺不到它，因為人體皮膚的電阻很大，尤其是皮膚干燥的時候?qū)﹄娏鞯淖璧K能力就更強，維持這個微弱電流的能量來源于銅板和你身體的體液之間的電化學反應(yīng)。
科學原理：展品中，小圓盤是由磁鐵制成，大圓盤是由鋁盤制成。大圓盤在磁場的作用下內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在鋁盤中又產(chǎn)生了與小圓盤相反的磁場，在磁力的作用下，使小圓盤懸浮起來，小圓盤懸浮在空中也是因為磁力與它的重力達到了動態(tài)平衡。操作方法：按下啟動按鈕，大圓盤開始快速旋轉(zhuǎn)；觀察小圓盤的狀態(tài)。
中小學校園科技館建設(shè)方案
1、人工智能與機器人系列
1腦控機器人套1
2與機器人比腕力套1
3雙人腦力對抗賽套1
4腦控噴泉 套1
5書畫與分揀搬物智能機械套1
6腦控賽車套1
7智能超市套1
8智能采摘套1
腦控吹球比賽套1
2、生命科學
1"健商測試 套1
2眼疾手快套1
3十二生肖套1
4高空拋物安全教育體驗臺套1
5人體智能檢測
6記憶力測試（圖形）
7平衡測試
8反應(yīng)測試
9短期記憶測試
10撲蝴蝶
11配眼鏡
12染色體與遺傳分析
13記憶力測試套1
14同心協(xié)力套1
15孕育生命套1
16未來的你套1
17二種耐力測試套1
3、光學系列
1移球心跳臺1
2變色球套1
3天上水2型套1
4空中成像套1
53D視頻合成演示儀3型套1
6轉(zhuǎn)動生花套1
7怒吼的老虎套1
8投籃歪手套1
9隱身人套1
10三維空間成像套1
哈哈鏡套1
跳動的心臟套1
4、聲學系列
1飛鳥入籠套1
2聲波看得見套1
3激光豎琴套1
4激光豎琴套1
5無皮鼓套1
6步行電子琴套1
7音樂墻套1
8手擊琴套1
5、力學系列
1自動花開套1
2氣浮平臺－２型套1
3萬有引力套1
4牛頓擺套1
5與機器人比腕力套1
6龍卷風套1
7水旋渦（手搖）套1
8聽話的小球套1
9氣浮平臺－２型 套1
10自己拉自己（雙人）套1
11氣流投籃套1
12伯努利噴球套1
13不倒翁套1
14永動機套1
6、電磁學系列
1美麗的輝光套1
2人體導電（小飛機） 套1
3平衡球3型套1
4健身發(fā)電-腳踏發(fā)電(雙人)套1
5跳舞的回形針套1
6隔空稱重套1
7磁鐵與線圈套1
8無線充電套1
9柔和電擊套1
7、航天系列
1太空模擬飛行套1
2飛機模擬飛行套1
3航天空間站套1
4飛行模擬駕駛臺套1
8、VR體驗
1VR體驗套裝套1
2AR地理沙盤（地理互動投影）套1
3模擬訓練平臺套1
9、新能源及低碳環(huán)保
1太陽能發(fā)電套1
2太陽能發(fā)電套1
3風力發(fā)電套1
4風力發(fā)電套1
5太陽能飛機套1
6旋轉(zhuǎn)小屋套1
7拼圖燈亮套1
8意念彎勺套1
10、地球科學
1虛擬翻書套1
2飛碟式三球儀套1
3地震來了往哪里跑套1
4消防闖關(guān)套1
5地震體驗臺套1
11、數(shù)學系列
1馬步問題套1
2益智游戲套1
3手指推大廈套1
4哥尼斯堡七橋套1
5自然數(shù)平方規(guī)律套1
12、國學文化
1三十六計套1
13、智慧墻
1視覺與經(jīng)驗套1
1音樂噴泉套1
2無人機塊1
3吹燈唱歌塊1
4魔術(shù)師的硬幣塊1
5電影原理(視覺暫留)塊1
6節(jié)水知識競賽塊1
7顏色與密碼塊1
8人體發(fā)電塊1
