【活動對象】
5-6年級
【實驗材料】
1張長方形輕質硬紙板(30*500px)
1把剪刀
1卷膠帶
4塊完整的圓柱形棉花糖
1小碗麵粉
【實驗步驟】
① 將硬紙板一條長邊放在另一條長邊內,收緊以形成一個紙筒(見圖1),剛好和棉花糖的形狀適合,收緊程度要保證棉花糖周圍沒有縫隙,同時又不會太緊而不能移動。可以先將紙板在桌角彎出一個曲面來比較容易做出這個紙筒。
② 當紙筒被滾成恰當的尺寸,膠住它使其保持這個尺寸。
③ 將棉花糖在麵粉裡滾動,然後搖一搖或者拍一下去除多餘的麵粉,將帶有麵粉的棉花糖放置在紙筒內。
④ 將棉花糖放在紙筒的一頭,水平地抓住紙筒,將你的嘴對著空著的另一頭,用力吹氣到紙筒裡(如圖2左側)。
⑤ 再一次將棉花糖放在紙筒的一頭,但這次將嘴對著有棉花糖的一頭(如圖2右側)。用力吹棉花糖,使其在紙筒中運動直到飛出。確保保持管子水平,然後在棉花糖沒有飛出紙筒時一直吹。
[注意:如果你吹了,但是棉花糖沒有動。檢查紙筒的直徑。紙筒可能太緊了(棉花糖卡死了不能動)或者太鬆了(氣流吹過了棉花糖但是沒有推動它)]。
⑥ 分別比較以上兩種情況中棉花糖飛出的遠近,並思考原因。
【科學原理】
當棉花糖在紙筒裡時,吹氣增加了紙筒裡的氣壓,對棉花糖產生了推力。當這個推力遠大於摩擦力時,棉花糖就受到不平衡力作用。根據牛頓第二定律,不平衡力在物體上會產生加速度。這時,只要棉花糖持續受到不平衡力,它就會加速。一旦棉花糖離開紙筒,吹氣對其不再產生影響。所以,棉花糖離開管口的速度越快,它就會在觸地前飛得越遠。
在第一種情況下,棉花糖一開始放在了管子紙筒的遠端,你幾乎一開始吹氣棉花糖就飛出來管口,所以不平衡力對它作用的時間很短,棉花糖飛得不快也不遠。
第二種情況,當你將棉花糖吹過整個紙筒時,它在整個過程中都受到不平衡力。由於力的作用時間更長,棉花糖離開管口時速度更快,飛得更遠。
棉花糖在紙筒內能夠達到的最大速度取決於足夠強的吹氣時間,如果你肺活量足夠大,你可以讓棉花糖移動得更快更遠。
【活動延伸】
① 嘗試用一個特別長的管子,看看棉花糖的飛行情況。
② 用不同長度的硬紙板做實驗,看看你能把棉花糖吹多遠,是否越長越好?
③ 試著讓管子保持以不同的仰角吹棉花糖,觀察其對射程的影響。
④ 你最大能讓棉花糖飛到多遠?在什麼長度和什麼角度下得到這個射程?這個結論因人而異嗎?可以開展一個「棉花糖炮彈的射程和速度」主題競賽活動。
編輯/製作:徐潔 吳曉彤