在家就能做！小實驗揭開高鐵剎車的奧秘

高鐵因其快捷舒適、安全穩定，成為眾多家庭親子出游、探親訪學的首選交通工具。孩子們在享受“中國速度”的同時，也常常會好奇地問：“高鐵跑得這么快，是不是特別費電？它停下來的時候，巨大的能量去哪里了？”

今天，我們就用兩個簡單易行的家庭科學小實驗，和孩子一起化身“高鐵工程師”，探究高鐵如何巧妙地將剎車時的動能“變廢為寶”，實現節能環保。這不僅是一次有趣的親子科學啟蒙，更能讓孩子直觀理解綠色科技如何融入我們的生活，培養節約能源、保護環境的意識。

01

利用電動機將動能轉化為電能

實驗材料：

細繩、電動機、發光二極管

01

實驗步驟1

將發光二極管正負極分別接在電動機的兩個電極上。

01

實驗步驟2

將細繩纏在電動機的轉子上。快速拉動細繩，帶動轉子快速轉動。觀察發光二極管，能夠看到發光二極管閃光（注意：若發光二極管未閃光，可以將發光二極管的正負極對調，再次實驗）。

02

回收制動系統模擬

實驗材料：

電動機、重物塊（用于增加轉動慣性）、電池組、單刀雙擲開關、導線、發光二極管。

01

實驗步驟1

按照電路圖所示組裝電路，先將單刀雙擲開關撥到S1處與電源連接。此時，電動機帶動重物塊快速轉動。

02

實驗步驟2

待轉動速度提升到最大（可通過電動機轉動時發出聲音的高低，判斷轉速），快速將單刀雙擲開關撥到S2處與發光二極管連接。此時可以看到發光二極管短暫發光，然后逐漸熄滅。

實驗原理

我國高鐵除了普通的剎車系統之外，還有一套再生制動（電制動）系統，用于在剎車過程中回收動能、減少能耗。

實驗一用到的是物理學中的原理：閉合電路的一部分導體，在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中就會產生感應電流。這種現象叫作電磁感應現象，是由英國物理學家法拉第發現的。

如下圖所示，一個閉合線框與電流表串聯，當閉合線框切割蹄形磁鐵的磁感線時，電流表有示數，說明產生了感應電流。

當高鐵進站減速時，因為慣性，車輪依然會轉動，并可以帶動電動機轉動，將動能轉化為電能。若此時將電動機的電源正負極反接，或者接到某種大電容上，就會將這部分電能儲存起來，并在高鐵重新啟動時再次利用。這類再生制動系統也被大量應用在電動汽車上，達到節約電能、增加續航里程的效果。

歡迎留言

下一次和孩子乘坐高鐵時，不妨在進站減速時提醒他/她：“聽，現在高鐵正在悄悄‘發電’呢！”將書面的知識與真實的體驗相結合，最能點燃孩子對科學的興趣。 希望今天的實驗能為您和孩子的親子時光增添一份探索的樂趣與成就感。

如果您和孩子成功完成了實驗，歡迎拍照或錄制短視頻，在評論區或后臺分享你們的成果！也別忘了將文章轉發給更多朋友，讓大家一起陪伴孩子在動手動腦中發現科學的魅力，理解科技如何讓我們的生活更美好、更可持續。

責任編輯｜趙青云 李雅欣

運營編輯｜李雅欣

質量審核 | 王維嘉

圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《高鐵剎車的奧秘》，撰文·供圖/安志強、畢建軍（北京市第五中學通州校區），原文有刪改，原創作品轉載請注明來源。

知識就是力量

現訂購2026年

定價360元

把一整年的知識抱回家！