動手玩科學—浮沉子 - 新竹市教育電子報-教學現場

浮沉子浮在水面時，其重量向下與浮沉子所受向上的浮力成平衡，大小相等、方向相反同時作用在浮沉子上，如果要讓浮沉子聽話下沉，就必需改變浮沉子的重量，或沒入水中的體積 ... 發行人：林智堅　總編輯：楊傳蓮　出刊：民國104年11月20日 市長的話 |教育願景 |編輯小組 |投稿說明 |連絡我們   科展指導之經驗分享 動手玩科學 —浮沉子 論動手做實驗 科學好好玩 翻轉教育 打造科學Maker的時代   動手玩科學—浮沉子 國教輔導團自然領域林松源輔導員       開放式浮沉子 一、器材：寶特瓶、吸管、迴紋針、剪刀、番茄醬包。

二、步驟 1.剪一小段吸管約6公分（如圖1），再對折。

2.將迴紋針套進對折的吸管管口，使吸管不會張開，就完成沉浮子（如圖2）。

3.將水盆或杯子裝水，把做好的浮沉子輕輕放入。

4.按捏浮沉子將氣體排出少許，調整入水量，讓浮沉子幾乎完全沒入水中，只浮出水面一點點（如圖3）。

5.將寶特瓶裝9分滿的水，放入做好的浮沉子，旋緊瓶蓋後（如圖4），用手壓寶特瓶，浮沉子就會沉下去；手放鬆，浮沉子就會聽話浮上來。

圖1 圖2 圖3 圖4 三、原理 浮沉子浮在水面時，其重量向下與浮沉子所受向上的浮力成平衡，大小相等、方向相反同時作用在浮沉子上，如果要讓浮沉子聽話下沉，就必需改變浮沉子的重量，或沒入水中的體積（阿基米德原理），也就是讓浮沉子變重、或沒入水中的體積縮小造成浮力減少就可以操控浮沉子下降。

手壓迫寶特瓶時，因為保特瓶內壓力增加，水會進入沉浮子中（帕斯卡原理），同時吸管體積有可能因外在壓力增加而造成體積變小，空氣體積受到壓縮變小但氣體質量不變密度變大了，或是浮沉子中的水重量相對增加而增加了密度，浮沉子就會沉下去。

反之，當手鬆開寶特瓶時，瓶內壓力降低氣體膨脹密度變小，水從浮沉子內排出且吸管體積因所受壓力變小而體積膨脹，浮沉子密度就會變小與排開水量增加浮力增大了，因此合力向上，浮沉子就開始向上移動。

阿基米得原理:一個物體在液體中得到的浮力等於其所排開的液體的重量。

也可以牛頓第三運動定律解釋：作用力（排開的液重）等於反作用力（浮力）。

帕斯卡原理：密閉流體中的任一部分受到壓力，所受的壓力可以傳至流體的每一部分，而且大小不變。

應用在煞車系統、千斤頂、水槍。

密度：單位體積所含的質量。

四、浮沉子遊戲 1. 做出依照順序下降的浮沉子。

順序與浮沉子的長度有關嗎？http://youtu.be/daiKtuo2XGQ 2. 救生員浮沉子。

設計一個溺水的浮沉子和帶有救生勾的救生員浮沉子 梅期光老師http://youtu.be/nDcSwFaL9qw 3. 旋轉花式浮沉子。

密閉式浮沉子 若浮沉子完全密閉，水就不能進出浮沉子改變它的密度，若能改變其中氣體體積就能改變密度的大小，也可以操縱其浮潛。

例如番茄醬密閉浮沉子，若密度小時露出水面部分較多（圖5），我們可以夾上迴紋針讓它變重，調整密度接近水的密1g/cm3，也就是幾乎完全沒入水中（圖六），這樣操控會比較輕鬆些，因為只要稍微施力壓寶特瓶，密閉浮沉子受壓體積縮小而質量不變，密度輕易的超過水的密度而下沉；反之手放鬆，浮沉子體積膨脹回復、密度變小就會浮上。

圖5 圖6   科展指導之經驗分享 動手玩科學 —浮沉子 論動手做實驗 科學好好玩 翻轉教育 打造科學Maker的時代   　▲TOP 版權所有©2014　新竹市政府教育處　電話：03-5220684　地址：新竹市中正路120號　[email protected]