在家就能做！小实验揭开高铁刹车的奥秘

高铁因其快捷舒适、安全稳定，成为众多家庭亲子出游、探亲访学的首选交通工具。孩子们在享受“中国速度”的同时，也常常会好奇地问：“高铁跑得这么快，是不是特别费电？它停下来的时候，巨大的能量去哪里了？”

今天，我们就用两个简单易行的家庭科学小实验，和孩子一起化身“高铁工程师”，探究高铁如何巧妙地将刹车时的动能“变废为宝”，实现节能环保。这不仅是一次有趣的亲子科学启蒙，更能让孩子直观理解绿色科技如何融入我们的生活，培养节约能源、保护环境的意识。

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利用电动机将动能转化为电能

实验材料：

细绳、电动机、发光二极管

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实验步骤1

将发光二极管正负极分别接在电动机的两个电极上。

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实验步骤2

将细绳缠在电动机的转子上。快速拉动细绳，带动转子快速转动。观察发光二极管，能够看到发光二极管闪光（注意：若发光二极管未闪光，可以将发光二极管的正负极对调，再次实验）。

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回收制动系统模拟

实验材料：

电动机、重物块（用于增加转动惯性）、电池组、单刀双掷开关、导线、发光二极管。

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实验步骤1

按照电路图所示组装电路，先将单刀双掷开关拨到S1处与电源连接。此时，电动机带动重物块快速转动。

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实验步骤2

待转动速度提升到最大（可通过电动机转动时发出声音的高低，判断转速），快速将单刀双掷开关拨到S2处与发光二极管连接。此时可以看到发光二极管短暂发光，然后逐渐熄灭。

实验原理

我国高铁除了普通的刹车系统之外，还有一套再生制动（电制动）系统，用于在刹车过程中回收动能、减少能耗。

实验一用到的是物理学中的原理：闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。这种现象叫作电磁感应现象，是由英国物理学家法拉第发现的。

如下图所示，一个闭合线框与电流表串联，当闭合线框切割蹄形磁铁的磁感线时，电流表有示数，说明产生了感应电流。

当高铁进站减速时，因为惯性，车轮依然会转动，并可以带动电动机转动，将动能转化为电能。若此时将电动机的电源正负极反接，或者接到某种大电容上，就会将这部分电能储存起来，并在高铁重新启动时再次利用。这类再生制动系统也被大量应用在电动汽车上，达到节约电能、增加续航里程的效果。

欢迎留言

下一次和孩子乘坐高铁时，不妨在进站减速时提醒他/她：“听，现在高铁正在悄悄‘发电’呢！”将书面的知识与真实的体验相结合，最能点燃孩子对科学的兴趣。 希望今天的实验能为您和孩子的亲子时光增添一份探索的乐趣与成就感。

如果您和孩子成功完成了实验，欢迎拍照或录制短视频，在评论区或后台分享你们的成果！也别忘了将文章转发给更多朋友，让大家一起陪伴孩子在动手动脑中发现科学的魅力，理解科技如何让我们的生活更美好、更可持续。

责任编辑｜赵青云 李雅欣

运营编辑｜李雅欣

质量审核 | 王维嘉

图文来源 | 《知识就是力量》杂志《高铁刹车的奥秘》，撰文·供图/安志强、毕建军（北京市第五中学通州校区），原文有删改，原创作品转载请注明来源。

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