棉花糖机的制作及其研究.docVIP

感言 日常生活中经常看见经常吃到的棉花糖，原以为制作起来非常简单，等真正动手制作，才发现即便是棉花糖机，制作起来也非常不易。而这不断改进方案不断调试的过程，也使我们感受到了物理这门学科的魅力。 棉花糖机的制作及其研究 课题组长 高二16 沈汇涛 指导老师 盛宝骥 组员 黄锃,徐翔宇,姚琪 摘要 介绍了一种独自设计棉花糖机的制作方案与制作过程，探究出制作影响棉花糖质量的重要因素。 关键词 棉花糖；棉花糖机；圆周运动 The Making and the Study of Spun Sugar Machine Group manager Shen Huitao Advisor Sheng Baoji Group member Huang Zeng, Xu Xiangyu, Yao qi Abstract In this paper, a proposal of a kind of spun sugar machine is introduced, and the making steps are shown. Several factors which affect the quality of the spun sugar is explored. Key words squd sugar; squd sugar machine; circular motion 0 引言 高中《物理 必修2》的《圆周运动》一章，向我们介绍了日常生活中常见的棉花糖机的工作原理。这激发了我们对这台机器的研究兴趣与热情。棉花糖机的原理虽然简单，可是平时我们不容易见到棉花糖机的真正构造和工作方式，网上对这一机器的介绍也有如商业机密一般透露甚少。这让我们有充分的空间发挥自己的才智与动手能力。 经过市场调研，一串棉花糖的售价在2~3元左右，而那么一大串的棉花糖所需的白砂糖的数量是很少的，所以销售棉花糖是一项利润很高，尤其是在学校周围，拥有比较稳定的市场。所以探究棉花糖机得制作还具有一定商业价值。 本文将介绍我们小组同学制作自己的棉花糖机的过程。 1 方案设计 棉花糖机的有两大部分——动力部分和加热部分。 动力部分我们提出了两种设计方案。第一种是以机械方式带动机器旋转，有点类似于缝纫机的传动方式；第二种是以电动电机的方式。可以看出，传动装置会使整个机器的体积臃肿，而且结构复杂不易操作，所以我们否定了第一种方式。而电动机的方式，我们又担心加热棉花糖所带来的高温会不会传递到电机中增加电机负荷，加速其老化。于是我们设计了第一个实验，在电机转轴上拧上螺丝，在螺丝边缘用火焰进行加热（如左图）。当螺丝烧至红热时，我们用手触碰电机外壁，发现温度并没有明显升高，于是采用电动电机方式初步认定是可行的。 加热部分我们也提出了两种方案。第一种是采取电加热的方式；第二种是火焰加热。显然第一种方式有着很好的安全性。但是想要获得足够大的功率，必须用220V交流电进行加热，显然棉花糖机不可能只在室内运转，因而便携性大打折扣。另一方面，考虑到电池的内阻过大且铅蓄电池笨重不易携带等问题，我们否定了电加热的方案。而采取火焰加热应该用什么火焰源呢？我们对学校后门出售的棉花糖的小贩进行了采访，发现他的棉花糖机下方有一个小液化气罐。考虑到液化气罐成本较高（经过调研一罐液化气要将近100元人民币），而且液化气比较危险，操作不当可能会导致严重后果，我们放弃采用液化气进行加热。剩下的选择便是学校实验室有很多的酒精灯了。但是实验室酒精灯体积太大，于是我们自己设计了小体积的酒精灯。经过实际测试，这种酒精灯体积较小，便于携带，而且火焰与实验室酒精灯无异，但缺点是开口处（图中红圈标出）酒精易挥发，长久不使用便不易点着。我们也对燃料配比进行了实验。实验结果如表。综合成本，我们最终选择了酒精:水=7:3的燃料。 酒精:水 10:0 9:1 8:2 7:3 6:4 5:5 4:6 3:7 2:8 燃烧时间/s 64 72 77 76 70 61 52 42 难点燃 火焰状况 明亮 好 好 好 较好 较好 较暗 较暗 — 主要矛盾解决之后，剩下的设计便简单起来。我们选择铁架台+万能夹来固定动力装置，再用在电子市场购买的电线开关等连接电路。 对于连接电机与容器，我们提出了两种方案。第一种是用螺丝螺母用机械方式进行连接；第二种是用AB胶进行粘连。考虑到AB胶耐热性不佳，并且我们所制作的棉花糖还要食用，在制作中不宜使用有毒有机物，故我们直接放弃了第二种方案。 这样一个棉花糖机的设计方案便完成了。 2 制作过程 我们首先购买电机。功率是20W，额定电压12V。 接下来便是盛装棉花糖的容器。综合考虑我们所用的电机的功率以及制作困难程度，我们借鉴了本班其他同学提供的方案——采用糖盒制作容器。经过在各大超市中的调研、实验，