书城教材教辅校园科普类活动指导手册
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第16章 学生小试验小制作指导(2)

迅速手持牙膏皮向上匀加速运动,可以看到小孔里喷出的水比刚才喷得更急、更远。这是因为筒内的水处于超重状态,它对牙膏皮筒壁的压力增大的结果。

再将牙膏皮装满水,手持牙膏皮筒在高处不动,可以看到水从小孔里射出。突然丢手,让牙膏皮做自由落体运动。大家可以看见原来向外喷水的牙膏皮,在向下落时,一点水也不向外喷射!这是因为水处于失重状态时,它对牙膏筒壁的压力几乎减小为零了。

神奇的牙签

放在水里的牙签,会随着放在水里的方糖游动,还是随着放在水里的肥皂游动?

准备牙签、一盆清水、肥皂、方糖等物品。

开始实验,先把牙签小心地放在水面上。再把方糖放入水盆中离牙签较远的地方。牙签会向方糖方向移动。

然后,换一盆水,把牙签小心地放在水面上,现在把肥皂放入水盆中离牙签较近的地方。这时,牙签却会远离肥皂。

这是为什么呢?原来,当你把方糖放入水盆的中心时,方糖会吸收一些水分,所以会有很小的水流往方糖的方向流,而牙签也跟着水流移动。但是,当你把肥皂投入水盆中时,水盆边的表面张力比较强,所以会把牙签向外拉。

请你试一试,如果将糖和肥皂换成其他物质,牙签会向哪个方向游去?

吃鸡蛋的瓶子

准备熟鸡蛋1个、细口瓶1个、纸片若干、火柴1盒。

先将熟蛋剥去蛋壳,然后将纸片撕成长条状,并将纸条点燃后仍到瓶子中。等火一熄,立刻把鸡蛋扣到瓶口,并立即将手移开。这时,鸡蛋能从比自己小的瓶子口掉进去。这是为什么呢?

原来纸片刚烧过时,瓶子是热的。当鸡蛋放在瓶口后,瓶子内的温度渐渐降低,瓶内的压力变小,瓶子外的压力大,这样就把鸡蛋挤压到瓶子里去了。

同学想一想,当瓶子中气体的压力大于瓶子外面的压力时,瓶子会发生什么变化?

瓶子变瘪了

你能不用手,把塑料瓶子弄瘪吗?

准备水杯两个、温开水1杯、矿泉水瓶1个。

首先将温开水到入瓶子,用手摸摸瓶子,是否感觉到热。再把瓶子中的温开水再倒出来,并迅速盖紧瓶子盖。

现在观察瓶子:你会发现瓶子竟然慢慢地瘪了。

这是什么原因呢?原来加热后,瓶子里的空气的压力降低了。这时拧紧瓶子盖,由于瓶子外的空气比瓶子内的空气压力大,所以把瓶子压瘪了。

同学们想一想,如果瓶子里气体的压力比瓶子外空气的压力大,瓶子又会变成生么样子呢?

气垫“大力士”

找两只上口大、下底小的玻璃杯,叠放在一起。用手稍稍提起上面一只玻璃杯,对着两只杯子之间的缝隙吹气。这时候,上面一只玻璃杯会跃跃欲试跳出杯外,提着玻璃杯的那只手,必须用力握着才行。

如果将一枚曲别针放在两只玻璃杯之间,使它们中间留有缝隙,不用手提着,猛一吹气,上面一只玻璃杯“突”的一下,真会跳出下面的杯子哩!

这是什么道理?要是在晚会上表演,一定会吸引不少人。表演时注意,别让跳出的杯子摔在地上,粉身碎骨。

原来,当你对着两只玻璃杯之间的缝隙吹气时,气一下子放不出来,结果在玻璃杯之间形成一股压缩空气垫层,也就是气垫。持续吹气,气垫层加厚,就会把上面一只杯子给垫起来。如果不用手握着,最后势必被垫出杯外。

奇怪的试管

取两个相差较小的玻璃试管,将小试管内壁涂上红色油漆。待小试管内油漆干后,将大试管装满水,并把小试管底朝下轻轻压入大管中,可压入大管1/2深处,让水自动溢出。

将两试管倒过来,让水从管中慢慢流出。这时会发生一个有趣的现象:在大试管中的水缓缓流出时,小试管慢慢上升,并且速度越来越快,直至大试管顶端。

这是怎么回事呢?原来小试管之所以自动上升,是因为两管倒立后,水从两管壁缝间流出,管中压强减少,小试管底部内外出现压力差,若忽略水的粘滞阻力,当压力差大于小试管本身重量时,小试管就在这个压力差的作用下自动进入大试管,使水徐徐外流。水流出越多,压力差越大,小试管上升的速度越快,直至大试管顶部为止。

热学小实验小制作

自制温度计

温度计之所以能测量温度,靠的是流体遇热时膨胀,遇冷时收缩的原理。大多数温度计利用水银来显示温度。我们用水来做一个简单的温度计。

在瓶中倒一杯水,并将瓶子放入盆中。在软木塞上钻一个孔,将玻璃管从中穿过。将软木塞紧紧盖住瓶口,玻璃管的一端应伸入瓶内水面以下。

接着,将热水淋到瓶子上。这样瓶中的水受热而在玻璃管中上升。再向瓶子倾倒冷水,于是水便在你自制的温度计内往下降落。

杯中涨水了

在洗脸盆里盛一点水,拿一只玻璃杯倒扣在水里,杯内杯外的水面分不出高低,都一样平。现在,采用两个简单办法,就可以使杯内的水面拔高一截。

拿一块蘸过热水的毛巾,裹在玻璃杯上,过一会儿,就会看到有气泡溢出水面,等气泡不再外溢,把热毛巾拿走。过一会儿,杯内的水面就会上升,也就是被拔高了。

还有一个办法,用瓶子夹着一小团棉花,沾一点酒精,把酒精点燃,用另一只手倒拿下玻璃杯,用点燃的棉球,烘一烘杯内的空气,再迅速地把杯子倒扣在清水里,杯内的水面也会拔高。

这两种办法都是先把玻璃杯内的空气加热,使杯内空气膨胀密度变小。这时将杯子扣在水中,等到杯子冷却以后,杯内空气的温度降低,杯内空气的压强缩小,在杯外大气压强的作用下,杯内的水面就要升高。

水下的燃烧

把蜡烛底部烤化,粘在一个大烧杯中底部的中央,向杯中注入凉水,温度越低越好,直到与蜡烛边缘向平为止。点燃蜡烛,由于水从那里吸走了热量,使外层的蜡烛达不到熔点,因而不能融化,形成了个蜡制的管子,把火焰保护起来,这样火焰就逐渐跑到水面以下去了。

点不着的纸

将纸条紧紧绕在铜棒上,用火柴去点铜棒上的纸。这时棒上的纸无论怎样也点不着。假如在铜棒的一端留一截纸,则这一段可以点燃,当烧到紧贴在棒上的纸时也会熄灭。

原来这是因为铜棒是热的良导体,它能将其吸收的热量很快的传向其他部分,纸是热的不良导体,用火柴点燃棒上的纸时火柴燃烧放出的热量绝大部分被铜棒吸收并传向铜棒的另一端,而纸的温度始终达不到燃点。

安全灯原理

把一小块铁窗纱放在蜡烛的火焰上。你会马上看到,火焰只在窗纱的网眼下面摇晃,绝不会透过网眼去。把窗纱抬高一点,或降低一点,火焰总是被“压”在窗纱下面。动手做做这个实验。

实验原理如下:

窗纱是铁的,铁的传热性能很好,放在蜡烛的火焰上,火焰的热很快被传走,使得窗纱上面的蜡烛蒸汽达不到可以燃烧的温度,火就熄灭了。

在电池发明以前,矿工下井挖煤都是点普通的油灯照明,但很容易点燃坑道中的煤气,发生瓦斯爆炸事故。后来,人们在灯的外面罩一个金属网罩,照明灯的火焰也就再也不会冒出罩外,不能点燃外面的瓦斯气体。这种灯叫做安全灯。

切不开的冰块

在一根长约20厘米的细金线的两端,各缚一支铅笔。拿一块冰,放在一只瓶子或一块木头的顶上,然后用双手拿着铅笔,把金属丝放在冰的中间,再用力向下压,切割冰块大约1分钟后,金属丝会全部通过冰块。但是冰块仍旧是完整的,好像没有被切割过一样。

这是为什么呢?原来,金属丝的压力使和它接触的那部分冰融化,这部分冰在融化过程中必须从它周围的冰块中吸一收热量。当金属丝通过后,由于周围的冰温度仍旧比较低,所以切割时化成的水又重新结成冰了。

机械小实验小制作

机械大雁

大雁是人们喜爱的一种候鸟,人们喜爱它们的团结精神。我们要制作的机械大雁是利用一种简单的机械原理制作的,它的两个翅膀能自由地摆动,栩栩如生,好像正在飞翔。

1.机械小制作准备

粗铁丝、细铁丝、方形纸盒、回形针、废圆珠笔芯、白板纸、剪刀、尖嘴钳。

2.机械小制作过程

在白纸上画出大雁的身体和一对翅膀。用剪刀按线条把大雁的身子和翅膀剪下来。用尖嘴钳在回形针上做两个直径约1厘米的连接圆。

在大雁身子和翅膀连接处,用锥子分别扎出两个小孔。

用连接圆把大雁的身子和翅膀连接起来。用锥子在纸盒上方扎3个安装大雁时需要支撑的小孔;在左右两侧分别扎1个曲轴安装小孔。用粗铁丝弯成曲轴。

在曲轴上,用细铁丝安装上大雁支架。把曲轴和大雁支架安装在盒子里。摇动曲轴,检查各部件是否运转灵活。在支架上,用铁丝将大雁的身子和两个翅膀固定。

机械大雁做成了。这个机械大雁是用铁丝做成的机械系统组成的,机械系统由大雁的身子、翅膀、连杆支架、曲轴及摇柄组成。

当摇动摇柄时,曲轴的转动带动了支架连杆上下运动,支架连杆带动了翅膀上下煽动,犹如一只大雁正在飞行。

摇头娃娃

一个废旧纸杯,两截小支柱和一只破旧乒乓球就可以制作成一个可爱的会摇头跳舞的娃娃,可是它为什么会摇头呢?这个摇头的效果又是怎么实现呢?

首先准备4×4厘米和2×2厘米的有机玻璃各1片,按扣一个,一次性纸杯一个,自行车辐条一根,乒乓球一只,一小段有机玻璃圆柱,规格是直径2厘米,高1.5厘米。

还要准备制作摇头娃娃所需的工具,它们有划刀,钻,记号笔和刻度尺等。

下面就要开始制作了。第一步是制作底座:在4×4厘米的有机玻璃的中央打一个小孔,把辐条插进去作为身体的支架。

然后制作中间身体部分:这一部分由一次性纸杯,带按扣的有机玻璃片规格为2×2厘米和带有车条的小圆柱三部分组成。现在要在一次性纸杯的开口端的外沿箍一圈铁条。

然后在有机玻璃的中央打一个小孔,把按扣的下半部分嵌进去;另一面粘上双面胶粘在纸杯内侧的底部。

下一步在小圆柱的中央打一个小孔,截一段长约5厘米的车条插入作为头部的支架,再把小圆柱的另一端粘在杯子外侧的底部。

下一步制作娃娃头。在乒乓球的一端割一个圆洞,在乒乓球的表面上绘画出娃娃的五官。

最后一步进行头部和底部的组装。

同学们,利用身边的材料你能否做一个更漂亮更会摇头跳舞的娃娃呢?

化学小实验小制作

巧妙除水垢

水垢对人们是没有好处的。壶里结了水垢,不但盛水少了,烧起来也慢得多;机器的水冷部位结了水垢,热量散不出去,不但会影响产品质量,还可能造成严重事故。

为了清除水垢,人们想出了许多方法,但都有这样或那样的缺点,并且是消极被动的,不能彻底解决问题。而利用静电效应却能从根本上防止水垢形成。这是什么道理?

首先,咱们得搞清为何水垢会结在壶底呢?水垢是由钙、镁的碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐相互作用形成的。这些盐类在水中离解成负离子,被底部的金属壁吸收住板结。因为正负相吸,故而不能剔除。

如果我们用静电捆住正负离子的手脚,便不会有水垢了。

至于如果产生静电场?请大家想一想。有什么办法?请动手试一试。

铅笔比重计

如果能做一个简易比重计,使你在做实验时能准确区分各种比重的溶液,那该多好!

找一支橡皮头铅笔,把图钉按入橡皮头的正中,浸入水里,在铅笔静止的位置刻一道线,作为水的比重的标记。在这以下的位置,刻上间隔相等的细线,分别标上0、1、2、3……这样,一支铅笔比重就做好了。把这支铅笔比重计浸入盐水,这时候刻度会大于0,盐水越浓,度数越大。

铅笔比重计是利用液体比重越大浮力也就越大的道理制成的。图钉的作用是为了降低铅笔的重心,使它能够垂直地浮在液体中。

水下的炸弹

在水杯里放入一个小纸盒(包),会噼噼啪啪炸出很多水花来。

下面我们来做一下这个实验。所需材料和工具:跳跳糖、薄纸、玻璃杯、清水。

制作方法如下:准备一包“跳跳糖”,用薄纸一小块,在铅笔上卷一个小纸筒,不用浆糊粘,将底边多出的部分向内折叠压紧,把纸筒从铅笔杆上拔下来,做成一个圆筒形无盖有底的小纸盒,把跳跳糖的颗粒倒入纸盒里,将上口收拢捏一下,不必捏得太紧。

倒一杯清水,最好用无条纹的平面玻璃杯。将装有跳跳糖的小纸盒投入水中,用铅笔压一下让它下沉,当水渗透到薄纸包里接触了跳跳糖就会发生“爆炸”,水花四溅还发出噼噼啪啪的小声响,看上去非常有趣。

跳跳糖着水后会有强大的吸水性,在吸水过程中自身迅速分裂,好像跳起来一样,用纸包住它,再让它渗透水分,就控制了吸水过程,加大它的爆发力量。以它的跳动力量再去冲击水,便会产生水花溅起的现象。

旋转的纸杯

利用一只盛冰淇淋的纸杯和盖子,再找一根8厘米长的蜡纸吸管做成两个喷嘴。在纸杯上半高度处,对称地开两个小孔,然后把蜡纸吸管斜插在小孔里,并用蜡把喷嘴固牢,把纸杯放在塑料碟子上。让碟子漂浮在一只盛水的脸盆里。

然后,在纸杯里先加1/3的水,再放进一小块石灰,立即把纸盖盖严。石灰遇水产生大量二氧化碳气体,急速地从两个喷嘴喷出,使纸杯欢快地旋转。

纸杯中的气体通过喷嘴向外喷的时候,气体对纸杯产生反作用力,从而使纸杯转动。

卫生球跳舞

在一只玻璃杯中充水到将满时,加入两匙醋和6~10片小苏打,溶解后,放入几粒卫生球。把杯子放在一个安全的地方。过一两个小时后再看看,奇怪的事情发生了,这些卫生球在杯中上下舞动。仔细看那些卫生球,在它们表面附着很多小气泡。