小朋友做水果可以發電實驗
趙初蓓:杭州第二中學物理高級教師,杭州市第12屆系統級教壇新秀。 課題研究《初試橋梁設計》和《霍爾效應》,在杭州市物理課題研究評比中獲一等獎。多次公開課在全國獲獎,今年5月公開課《光的幹涉》在全國部分省市「聚焦課堂」——名校名師課堂教學展示活動中獲一等獎。
趙老師用浮沉子實驗講述核潛艇沉浮的原理
雷射筆照在頭髮絲上,產生的影子是一段一段的(光的衍射現象)
記者 張娜 攝影 時鵬
這麼多小實驗啊!
12月19日下午,超級興趣班物理興趣小組首次活動,做了一下午的小實驗,孩子們(多是小學生)很滿足,玩得很開心,家長也聽得入迷,有位媽媽說這樣學簡直太有意思了。杭二中物理高級教師趙初蓓說,孩子親手做,就會感興趣,學起來就容易了。
水果的水分是電解液
兩塊金屬片就是電池兩極
第一個小實驗是「水果電池」。實驗器材:番茄、土豆、蘋果、橘子、檸檬等,銅片、鋁片各一塊,導線幾條,電流表即微安表一個。
趙老師先在講臺上演示,拿一張音樂賀卡,打開,響起了聖誕歌。翻到卡片最裡層,一個簡易電路圖露出來,趙老師拿下紐扣電池,賀卡不響了。
「下面我們用水果電池試試看。」趙老師邊說,邊把銅片和鋁片插進番茄,並把金屬片連上導線。導線另一頭是金屬夾子(形似鱷魚嘴,名為鱷魚夾),趙老師稍微停一下,很小心地用鱷魚夾連起電路。
課堂一下子靜下來,孩子們的眼睛一動不動盯著賀卡,耳朵豎起來。趙老師連起電路,賀卡「吱呀」一聲響了,發出微弱的聖誕歌節奏。
「耶!」孩子們大聲歡呼起來,接著投入自己的實驗。孩子們用電流表測試電流,指針變動顯示讀數,更直觀。
兩人一小組做實驗,電流表有顯示,孩子們樂得叫起來。五年級男生張丹渢很有探究精神,用番茄做完,再用檸檬試試看。他得出結論:檸檬的發電量不到讀數10,番茄能到讀數20,看來,水果不同發電本領也不同。6歲女孩任樂宜剛上幼兒園大班,也做得有板有眼。
實驗結束,孩子們說實驗結果:「銅片和鋁片插得越深,電流越大」、「我的小橘子發電最厲害」、「銅片和鋁片靠得越近,電流越大」……趙老師評價:「大家說得都對,有理,也有深度,很厲害。原理很簡單:水果是導體,也可說是電解質,擁有活躍的離子。銅片和鋁片插進電解質中,會有核外電子轉移,從而形成了電流。兩種不同的金屬都可以,比如鋅片和銅片也能做。插上銅片、鋁片就相當於電池的兩極。」
水果能發電,太陽能發電,自然界還有哪些東西可以發電?小朋友回答踴躍:水、風,有個男生說核能發電,趙老師評價很高,說「核能很前沿,你很不錯,核發電可連續工作5000個小時,非常環保。」
雷射照過頭髮絲
會有影子嗎?
人在陽光下為什麼有影子?趙老師提問。「人就是個遮擋物,光照下來,人把光擋住,那塊部分光照不到,就是人的影子。」有個小男生回答很專業。趙老師點頭說,這說明光線是沿直線傳播的,傳播路徑上有個障礙物,就會產生影子。但其實這是近似說法。我們來做實驗。
實驗開始。器材:一支雷射筆、一根頭髮。雷射照過一根頭髮,沒有形成一條頭髮絲細的黑影,而是呈現出了明暗相間的條紋。孩子們很疑惑,紛紛舉手:「這個光不是直線的」「是一段段的」……
「你們太厲害了,觀察到這麼細微的現象,」趙老師說,「做這個實驗,我們可以發現,有時光經過微小的障礙物後反而『散開』了,這是光的衍射現象。」
兩雞蛋一生一熟
不敲破它,你如何判斷
力的實驗很簡單,趙老師拿出兩個雞蛋,顏色相近,大小差不多,提問:「誰能告訴我,哪一個是生的,哪一個是熟的?前提是不能敲破。」
孩子們答案統一:把雞蛋轉起來看。但是轉得快慢和雞蛋生熟的關係,卻沒人能講清。趙老師解釋:熟蛋轉得快,生蛋很難轉起來。因為生蛋轉動時,可以分成蛋殼和蛋液兩部分看,蛋殼轉起來,蛋液由於慣性還保持靜止狀態,蛋殼的轉動被拖慢,所以很難轉。熟蛋因為蛋液已成固體,和蛋殼形成一個整體,所以轉得快。
趙老師說,生活中有很多慣性現象,今天不少小朋友是家長開車送來的,我們就講講安全帶。1958年安全帶投入日常使用,使碰撞導致的死亡和受傷風險降低50%,拯救了上百萬人的生命。因為發生事故時,安全帶能防止駕駛員撞向方向盤,或後面乘客將巨大衝擊力(相當於一頭奔跑的大象的力量)轉移到前面的人,也防止車內人員被拋出車外。在英國不系安全帶罰款500歐元。曾經有個事故,汽車後排兩名乘客,一個系了安全帶,一個沒系。發生車禍後,沒系安全帶的乘客衝撞到前排座椅,又彈回來撞到系了安全帶的乘客,兩人都死了。所以說慣性有時也帶給我們危險,小朋友要懂得如何利用物理知識保護自己和家人。
潛水艇如何工作
最後一個實驗。器材:一段較粗的吸管,回形針,大半瓶水。
先把一段長約4cm較粗的吸管對摺,把三顆回形針別在吸管的兩個開口之間,丟進礦泉水瓶裡,增減回形針的個數使吸管只有折彎部分浮在水面上,蓋上蓋子。用手捏瓶子,吸管會沉下去,放開手後吸管又浮上來,很好控制,名叫「浮沉子」。
為什麼浮沉子能夠浮浮又沉沉呢?因為手壓礦泉水瓶,會將水擠進浮沉子,增加了浮沉子的重量。當浮沉子的總重量大於浮力時,它就會下沉。這個就是潛水艇工作原理的簡化模擬。潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身重量來實現的。
還有一些有趣的小實驗
家裡你也能做做
最後,趙老師還給小朋友布置了一道思考題,下次物理興趣小組時,揭曉答案。
請父母準備三個礦泉水瓶,兩瓶裝上水,另一瓶裝上濃鹽水。外表看來,它們都是無色透明的,請依照以下的規定把那瓶濃鹽水找出來,並說明理由。
步驟一:不可以碰到瓶子,也不可以搖晃桌子,其他就隨你了,所有材料、方法都可以用。
步驟二:可以拿瓶子,但不可以打開瓶蓋,不可以破壞瓶子,前面用過的方法也不可以用,其他就隨你了,所有材料、方法都可以用。
步驟三:可以打開蓋子,但不可以用手去摸、鼻子去聞、舌頭去嘗,前面用過的方法也不可以再用,其他就隨你了,所有材料、方法都可以用。
步驟四:現在已經沒有限制了,只要前面沒用過的絕招,都儘管使出來。