孩子们和摆钟合影。受访者供图

　　“咔嗒、咔嗒……”余姚市世南小学的一面墙上，一台木质机械摆钟正平稳运转。12个激光切割的椴木齿轮默契咬合，指针稳步前行，日误差控制在60秒内。这台成本不到30元的“校园网红教具”，源自该校科学社团学生之手。卢煜少、俞铄炎、毛一磊、陈奕凯四位同学凭借作品中的巧思设计，在宁波市第九届中小学生创客大赛创意赛项中斩获三等奖。

　　“我们能不能自己做一个？”

　　故事要从2022年的一堂五年级科学课说起。当《机械摆钟》课件里的齿轮传动视频播放时，教室里热闹起来：“这齿轮怎么转得这么齐？”“我们能不能自己做一个？”孩子们淳朴的疑问，让余姚市世南小学副校长、科学社团负责老师谢益松眼前一亮。谁也没想到，这个突发奇想的念头，竟催生了一个跨越三年的“摆钟接力计划”。

　　在老师的带领下，科学社团的同学们迅速围在一起钻研起来。第一代作品有些简陋，用卡纸剪齿轮，牙签当轴，刚转一分钟就卡住不动。“齿轮齿距不一样，一碰就卡！”谢益松还记得，第一批参与制作的学生第一次测试时，脆弱的卡纸齿轮稍受力就会“散架”，大家盯着散落的零件满脸愁容。

　　不服输的孩子们没有气馁，一有时间就上网查资料、翻机械原理书籍，对着伽利略单摆理论、惠更斯计时原理反复琢磨。就这样，这根“摆钟接力棒”在社团学生手中一代代传递升级。从卡纸到椴木，从牙签轴到滚珠轴承，历经十余次迭代，终于打磨出如今的成熟作品。

　　原先，摆钟在摆动过程中，由于空气阻力和摩擦力的存在，摆一会就会停止摆动。而现在，摆钟设置了重锤装置，重锤所受的重力会通过齿轮传动系统，在摆钟每次摆动过程中提供微弱但持续的动力。这部分动力正好能够抵消空气阻力和摩擦力的消耗，只要动力始终存在，摆钟便能保持稳定摆动，持续运行。

　　根据设计，整个装置采用激光切割椴木片制作，重锤搭配1.5米安装高度，分轮带动分针旋转且可随意调时，能让摆钟持续运转54小时。

　　反复试错，分工协作解锁“时间密码”

　　“制作过程中，最难的是擒纵系统调试，动力微弱时很容易卡顿。”俞铄炎同学分享道。为了攻克这一难题，他和队友们想尽办法，如更换不同粗细的铜轴、钢轴，反复调试后，终于让摆锤以稳定频率摆动，日误差从最初的几分钟，一步步缩小到60秒内。

　　卢煜少同学当时负责核心的齿轮齿数比计算，擒纵轮与分轮1:60的精准配比，正是他反复核算的成果，这才能确保指针转速分秒不差。他用专业齿轮设计软件绘制矢量图，再通过激光切割制作椴木齿轮，每一个齿距都要经过多次啮合测试，确保运转流畅。

　　毛一磊则和“摩擦力”死磕到底。在老师的指导下，他先后测试了铜丝、铁丝、钢轴三种材料，最终发现铜轴磨尖后搭配碳粉，摩擦力最小。重锤重量也经过多次试验，逐步调整到500克，才找到“既能带动齿轮，又不会太重”的完美平衡。

　　陈奕凯的任务是让摆钟“好用又好看”。他把复杂的传动系统拆解，用激光切割出可拆卸框架，连摆锤都设计成可调节式，“原来的外壳是整块木头，看不到内部齿轮转动，我就改成镂空设计，这样大家能直观看到动力传递过程”。

　　目前，俞铄炎、卢煜少两位获奖选手已顺利升入初中。三年里，10余名学生参与到机械摆钟的设计与制作中。已毕业的学长们留下的笔记里，密密麻麻记着“齿轮齿数=传动比×从动轮齿数”“摆长25cm时频率最稳”等关键数据，成为学弟们的“攻关秘籍”。如今这台升级多次的摆钟，完全能当作日常钟表使用。

　　“这不是一时兴起，而是孩子们好奇心与坚持的结晶。”谢益松老师欣慰地说，作品融合了科学、艺术、技术、数学等多学科知识，能让学生在动手实践中读懂钟表发展史和力学原理。他还透露，眼下科学社团的孩子们已经有了新目标，用3D打印技术制作塑料齿轮，解决木质材料易受潮的问题，让这份承载着探索热情的创新成果，在校园里持续传递智慧与力量。

　　宁波晚报记者樊莹

编辑： 陈捷

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