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動手玩科學:不可思議水魔術

文╱楊鎮宇;諮詢╱謝迺岳、陳佳妏(高峰國小教師)    

這回動手玩科學以「水」為主題。材料很簡單,不需要顯微鏡、試管杯,也不一定在教室裡才能進行,隨手可得的吸管、寶特瓶、剪刀跟黏土就可以了。可以在學校走廊、操場邊操作,也可以在家裡的客廳或浴室裡進行。



這次的實驗達人是謝迺岳老師,他是新竹高中的退休老師,從事科普實驗推廣活動多年,常應邀到許多學校帶小孩做科學實驗,也擔任各縣市自然教師進修課程的講師。他帶科學實驗強調器材要簡單、實驗要好玩,而且也要有科學原理可談,所以,這次的水實驗,所需材料也很容易取得,至於好不好玩,你來玩玩看就知道囉。



自然課本裡也有水實驗



這3個實驗,可搭配國小的自然課一起學。在9年一貫能力指標中相關的是「認識水的性質與其重要性」,在具體單元中,小學3年級會教到「奇妙的水」,4年級會談到「連通管原理」。



實驗一:吹氣式水槍



挑戰:你只有兩根吸管(一長、一短),和一罐裝水的寶特瓶,現在長吸管插在水中,請問在不能移動寶特瓶的情況下(也不可以擠壓瓶身),要怎麼讓水從長吸管裡冒出來?



解答:1. 用小剪刀在瓶蓋鑽兩個小洞,讓吸管剛好穿過即可。2. 插入一長一短的水管,長的沒入水中,短的懸在空中,不碰到水。3. 瓶蓋上縫隙用黏土補起來,吹短吸管,水就從長吸管冒出來了。





老師講解:這是因為壓力差,水瓶裡的水本來受到大氣壓力維持平衡,但是人吹氣增加了瓶內的氣壓,而管口的氣壓相對較小,水自然就從那兒冒出來。氣壓式熱水瓶的出水方式,就是運用這個原理。



同學分享─徐苡凌(新竹縣中正國小六年級):在製作時瓶蓋的兩個小孔要鑽得剛剛好,然後用黏土把縫隙填滿,這樣噴出來的水柱才會強,可以和朋友比賽看誰吹得遠,也可以叫朋友蹲在前面,我吹出來的水柱可以跨過他然後落到地上喔。



實驗二:自動抽水機



挑戰:你只有兩根吸管(一根可彎),和一罐裝滿水的寶特瓶,現在在寶特瓶瓶身的中間位置打了一個小洞,請問要怎麼讓寶特瓶的水流光光?



解答:1. 在寶特瓶的中間部位鑽一個小洞,將一根可彎吸管穿過小洞後,抵住瓶底。2. 將另一根吸管插入原先那根吸管中。3. 在小洞附近塞滿黏土,將外面那根吸管下壓至低於瓶底,水就會一路流光光了。





老師講解:這實驗的製作難度比較高一些,因為把吸管穿過寶特瓶中間的小洞後,要把縫隙補滿,水才會流光。水之所以會流光,可用「連通管原理」和「虹吸管原理」來解釋,因為把吸管壓到低於寶特瓶瓶底時,表示管口的水平面低於瓶底,瓶內水面和吸管口的壓力差使得瓶內的水流光。



同學分享─黃少駿(新竹市東園國小五年級):這個實驗要很細心,因為戳洞不好做,不過可用黏土把洞補起來。補起來後,水就會一路流光很神奇。不過只能在旁邊看,還是吹氣讓水從吸管口冒出來的實驗比較好玩。



實驗三:吸管噴霧器



挑戰:你只有兩根吸管和一罐裝滿水的寶特瓶,請問要怎麼讓水變成霧氣狀?



解答:1. 將一根吸管垂直插入寶特瓶的水中。2. 把另一根吸管抵住前一根吸管的管口,讓兩根吸管呈現直角的形狀。吹管略往上。3. 對著上方那根吸管大口吹氣,就有水霧出現了。





老師講解:為什麼對著吸管吹氣,水就往上爬,而且變成水霧呢?這跟水受的「壓力差」有關,原先水瓶裡的水面承受一樣的大氣壓力,但是一吹吸管,吸管口處的氣流使得下方的水承受的氣壓變小,整個水面的氣壓變成相對大,吸管內的水就被大氣壓力給「壓」出來。因為持續的吹氣,後續的氣流就把被「壓」出來的水「噴」成霧狀了。這有很多延伸應用,藥粉便用這原理來製作,先把藥溶在水裡,接著噴在空中,讓水分揮發,剩下的粉末就成了藥粉。感冒時去診所,嘴巴張開開讓霧氣噴到喉嚨的那台「蒸喉嚨機」,也是運用這原理。



小祕訣:這實驗還有祕技。可以選細的吸管插入水中,管口儘量貼近水面,吹的吸管也選細一點,如果小朋友吹氣的力道不強,可以把吹的吸管管口壓扁,容易成功。



同學分享─葉鈺宸(新竹市北門國小四年級):一開始吹吸管吹得好累喔,不過後來我發現,只要在噴霧時兩根吸管對準,而且把吹氣的那根吸管壓低一點,由下往上吹,會比較好吹。而且可以兩個人各拿一根吸管對吹,看誰厲害,或者是三個人拿三根吸管,站在同一邊一起吹,會讓霧氣變超大。


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