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台灣紀實:誰來照顧我
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[ 趣 味 一]為什麼船能浮在水上?(§6-4 浮力)
【資料來源:不可思議的科學實驗室物理篇 世茂出版社】
一、實驗目的
解明為什麼船這麼重卻仍能浮在水面上
二、要準備的東西
迴紋針(20個)
鋁箔紙
尺
水(1桶)
三、實驗步驟
剪兩塊每邊三十公分長的鋁箔紙。
用鋁箔紙包住十個迴紋針,緊緊揉成一個紙球。
然後將另一張鋁箔紙的四邊摺起來,做成一個小紙盤。
再把十個迴紋針放在紙盤中。
使紙盤放在水面上。
將紙球丟進水中。
四、會有什麼結果?
紙盤會浮在水面上,而紙球則會沈入水底。
五、為什麼?
紙球和紙盤的重量相同,但是,紙球佔的空間較小,因物體將水推開的量等於物體在水中所受的浮力,紙球推開的水較少,所以浮力不足以支撐它的重量,紙球便往下沈。
同理,巨大的船雖然很重,但它卻能推開很多水來增加浮力,所以能浮在水上。
[趣 味 二] : 懸浮的蛋 【資料來源:浮力網】
先在玻璃杯中加入半杯的鹽水後,再注入半杯的清水,然後將蛋
放入杯中,雞蛋會在玻璃杯內二分之一處停止。用玻棒將杯內的水攪
拌一下,在攪拌的過程中,雞蛋逐漸往下沉!
原理是當雞蛋放入杯中後,會停留在玻璃杯的二分之一處,也就
是鹽水的上面,這是因為雞蛋的密度比鹽水小的緣故。
可是在攪拌後,雞蛋便往下沉,這是因為清水與鹽水混合後的密
度比雞蛋小的緣故。
一分鐘內將可樂變成冰,可能嗎? | ||||||
※材料:可樂(或汽水)、食鹽、冰、水桶、溫度計 | ||||||
※操作(表演)步驟 | ||||||
在觀眾前拿起一瓶冰過的可樂(或汽水), 說:「這裡有一瓶可樂,但是我好想吃冰, 又沒有冷凍庫,怎麼辦呢?可以在一分鐘內把可樂 變成冰棒嗎?」。接著,將瓶蓋打開, 可以聽到「咻!」一聲,有氣體 從可樂瓶跑出來,這很正常,但是; 瓶子裡的可樂開始從上面慢慢的 凝結為冰(圖二), 而且一直凝結到瓶底全都變成冰塊了(圖三), 過程不到一分鐘喔。 看影片,請按這裏。(11.4M)
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原理 | ||||||
水凝結為冰,溫度必須降低到凝固點; 但是到達凝固點時, 水未必可以立即凝結為冰, 此時稱之為「過冷水(supercooled water)」。 過冷水只要條件適合(例如壓力改變、有結晶核、晃動等等), 可以立即凝結為冰。 這個科學魔術就是讓可樂先形成過冷水, 再讓二氧化碳釋放,壓力降低凝固點上升而立即凝結為冰。 註:(壓力上升則凝固點下降,所以海底的海水因水壓大而不易結冰) 要如何形成過冷水呢? 主要步驟是要將可樂浸泡在低於零度的冰水中, 方法如下: 水桶先擺放可樂(不要搖晃到),以及溫度計, 然後放入冰塊以及食鹽(食鹽溶解會吸熱,使溫度降低), 並儘量讓冰塊與食鹽平均分佈,一直到覆蓋整個可樂瓶, 最後加少量水以填補空隙,然後靜置。靜置的時間如下 ;-15℃,約25分鐘(超過30分鐘容易在水裡就結冰了); -12℃約35分鐘;-10℃約45分鐘。 | ||||||
叮嚀的話 | ||||||
在浸泡可樂降溫的過程,務必避免搖晃可樂, 因為搖晃容易促使凝固的發生,造成還沒打開瓶蓋就先凝固了。 而食鹽的比例會影響冰水浴的溫度,食鹽太少可能無法使溫度 達到-10℃以下。另一方面,建議以一層冰、灑鹽、一層冰、灑鹽 …的順序填充冰與鹽,以使溫度能儘量平均。 |
本單元著重在對現象的觀察與知識的統合,以水為出發點,探討水與冰之間的變化,進而討論水和冰以及水和水蒸氣三者之關係,水的三態變化就說到:”當溫度改變時,這三者型態會互相改變“,不過,其三種型態的本質仍是水,所以水的三態變化屬於物理反應…
~奇妙的水(康軒版)—水和冰的變化~
水遇冷會變成冰稱為”凝固“
把水倒入不同形狀的容器,水的形狀會改變;把冰塊倒入不同形狀的容器,冰的形狀不會改變
冰塊放入等量的冷水與熱水中,在熱水中的冰塊溶化的比較快
水的三態
氣態的水蒸氣:沒有固定形狀,會隨著容器不同而改變;肉眼無法看見
液態的水:沒有固定形狀,會隨著容器不同而改變;肉眼可以看見
固態的冰:有固定形狀,不會隨著容器不同而改變;肉眼可以看見
水在生活中的應用:喝水,刷牙,澆花
水蒸氣在生活中的應用:將食物蒸熟,燙平衣服
冰在生活中的應用:保鮮食物
液態的水…
固態的冰…
在冷凍庫冰過的杯水…
比較冷凍庫與冷藏庫的杯水,哪一杯產生的小水珠較快…
冷藏庫的杯水瓶壁產生的小水珠比冷凍庫的杯水慢…
冷凍庫的杯水瓶壁產生的小水珠比冷藏庫的杯水快…
實驗結果…
把水倒入不同容器,水的形狀就會改變…
把冰放入燒杯中,冰的形狀不會改變…
四年級社會-元宵節介紹
五年級 社會分組報告-群體中的角色
根據帕斯卡定律,在液壓系統中的一個活塞上施加一定的壓力,必將在另一個活塞上產生相同的壓力增量。倘第二個活塞的面積是第一個活塞面積的10倍,那麼作用於第二個活塞上的力,將增大為原來的10倍,而兩個活塞上的壓強仍然相等。
帕斯卡原理細說
浮沉子成品使用示範
實驗器材:
寶特瓶1個
迴紋針1盒(常見一般大小即可)
透明膠帶1卷
剪刀1把
筆蓋(或類似筆蓋大小,一邊有一缺口之蓋子)
原理說明:
沉浮子浮在水面時,其重量與沉浮子內部的空氣所提供的浮力互相平衡,壓寶特瓶時,因為水的壓力增加,水會進入沉浮子而減少其內部空氣的體積(空氣的粒子數沒有減少),浮力因而降低,沉浮子就會沉下去。反之,放鬆寶特瓶,水的壓力降低時,沉浮子內部空氣的相對壓力較大,會將水擠出,使沉浮子空氣體積增加,浮力也增加了。
操作步驟:
1.剪一小段吸管(約6公分),再對摺。
2.將迴紋針套進對摺的吸管管口,使吸管不會張開,就完成了沉浮子。
3.將水盆或杯子裝水,把做好的沉浮子輕輕放入。
4.調整沉浮玩偶只浮出水面一點點(不要超過0.2公分)。
(1)如果浮出太高,可以再加迴紋針或是把吸管剪短一些。
(2)如果沉下去,可以把迴紋針減少一根再試。
5.將寶特瓶裝滿水,放入做好的沉浮玩偶,旋緊瓶蓋後,用手壓寶特瓶,沉浮子就會沉下去;放鬆,沉浮子就會浮上來喔。
在教學時,建議教師先做好一個成品,以示範方式讓學生觀察其沉浮現象,「驚訝」的效果會相當不錯。接著說明其製作方法與注意事項,尤其要提醒學生沉浮子不可以露出水面太高,否則會發生無論如何用力都無法沉下去的狀況,換言之,沉浮子露出水面越少,越容易沉下去。
百變的水
1-1水不見了
固態:冰-霜-雪-冰雹
液態:水-湖泊-海洋
氣態:水蒸氣
~~~這些都是自然環境中不同型態的水
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水經過一段間後漸漸消失,最後不見 |
想要判斷固-液-氣三態的方法~~~
固態:有固定形狀,摸起來硬硬的
液態:沒有固定形狀
氣態:存在大氣中的氣態,人類都無法用肉眼看見
操作一
實驗名稱:水不見了
實驗器材:淺盤-水
實驗步驟:
1.在淺盤上加水,並於水面上畫上記號
2.經過2~3天後再觀察
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原本淺盤的水位 | 蒸發後的水位 |
實驗結果:淺盤內水位的蒸發速度與周遭環境的氣候有關
1.有陽光時蒸發速度較快
2.沒有陽光,甚至有寒流時蒸發速度較慢
這是經過一星期後的結果…
~~~水在自然情況下或受熱後變成水蒸氣的現象,稱之為”蒸發”
~~~蒸發隨時隨地都在進行,沒有會不會蒸發,只有蒸發快及蒸發慢的問題
空氣中含有水氣物體放置於空氣中一段時間,物體會產生變化,如:海苔變軟…
生活中水變成水蒸氣的例子:頭髮變乾-濕衣服曬乾…等
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水和冰的變化
冰塊是因為液態的水遇冷凝固而成的,這樣的溫度基本上會在0°C以下,而我們稱這樣的溫度為”冰點”,地面上的水遇冷凝固成冰,高空中的小水珠遇冷凝固成雪或為冰雹,這些都是水的形態上的轉變,值得學生自己去探索發現…
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(圖片拍攝:輔導主任李順興)
2-1 冰塊怎麼來的
置冰盒裡頭裝滿水…
放置冰箱中的冷凍櫃後一段時間,就會變成冰…
~~水遇到很低的溫度就會變成冰
凝固:水遇到很低的溫度(0°C以下)就會變成冰的現象
生活中看見水變成冰的現象
操作一 水和冰的形狀
實驗名稱:水和冰的形狀
實驗器材:水和冰
實驗步驟:
1.將水和冰分別倒入兩個相同的容器中
2.觀察變化
將冰塊放置於透明塑膠杯中,冰塊形狀不會改變…
將水放置於透明塑膠杯中,水的形狀會與容器相同…
2-2 冰塊融化了
操作一 冰塊融化
實驗名稱:冰塊融化
實驗器材:冰-熱水-冷水
實驗步驟:
1.將冰塊分別倒入兩個容器中
2.觀察變化
左邊為熱水,右邊為冷水…
觀察冰塊再兩個燒杯中的變化…
在熱水中的冰塊很快就融化了,而且還觀察到杯壁內緣充滿許多小水珠…
在冷水中的冰塊經過一段時間後也融化了…
水的形態變化
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小水珠從哪裡來?
生活中的許多現象都隱含許多的科學原理,這個單元著重在與學生對於生活現象的對談與互動,並藉由課堂中的實驗引導學生對於現實生活種種現象的解釋;學生在這個單元充滿極高的學習興致,因為…可以玩水嚕!!
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打開冰箱,一陣白煙竄了出來;從冰箱中拿出來的飲料,放置於室溫中一段時間後,容器表面充滿許多小水珠;這許多現象都有它的科學原理存在,與學生討論對談,進而統整歸納成為首要之務…
模擬飲料從冰箱中拿出來的現象…
~~冰過水杯的表面屬於較冷的狀態,而空氣中的水蒸氣相較起來屬於較熱的狀態,當空氣中的水蒸氣碰觸到冰過水杯的表面,就會”凝結”成小水珠
操作一 杯壁上的小水珠
實驗名稱:杯壁上的小水珠
實驗器材:透明塑膠杯兩個
實驗步驟:
1.一個透明塑膠杯放置於冰箱中,一個放置於室溫中
2.經過一段時間後,觀持兩個杯壁上的變化
~~冰過的透明塑膠杯的表面屬於較冷的狀態,而空氣中的水蒸氣相較起來屬於較熱的狀態,當空氣中的水蒸氣碰觸到冰過的透明塑膠杯,就會”凝結”成小水珠
凝結:空氣中的水蒸氣遇冷變成小水珠的現象
生活中水蒸氣變成小水珠的現象:
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水讓物體浮起來~動手做一做
本單元最後一個活動為”水讓物體浮起來”,主要透過學生實際動手操作,分辨不同物體在水中的情形(沉或是浮),相同材質製作的物體,在水中的情形是否都一樣?或是不同?讓學生統整歸納;最後讓學生針對會浮起來的東西玩個小遊戲,看哪一組承載的螺帽最多?如何能承載最多的螺帽?學生在這一段期間,都能自己思考並動手操作,實驗結果~~膠泥最多承載2顆螺帽(在今天的實驗中)…
~百變的水(康軒版)—水讓物體浮起來~
不鏽鋼的碗會浮起來,不鏽鋼的筷子與湯匙會沉下去
~~形狀不同造成相同材質的不同物體會有沉浮的現象
浮力:把物體放進水裡時,物體會受到一個向上的力,稱為水的”浮力”
生活中利用水的浮力的實例: