热学趣味实验资料

橘子皮烟火想在家里看烟火吗？只要运用橘子皮（或柳丁皮），就可以制造出美丽火花。

※操作步骤与现象：准备器材：橘子皮（或柳丁皮）数块、蜡烛1根。

挤压橘子皮，让橘子皮汁液喷向烛焰，便可产生美丽火花。

※原理：因为橘子皮在挤压时所喷出来的汁液，含有植物性油脂，所以能燃烧。

※叮咛的话：1. 尽量用新鲜的、刚拨下来的橘子皮（或柳丁皮），不要用乾掉的果皮，因为汁液不容易挤出来，效果会比较差。

2. 一次用多一点、厚一点的橘子皮（或柳丁皮），会比较壮观喔！3. 尽量让孩子动手操作、先不要告诉孩子为什么，让孩子可以动动脑想一想为什么会这样？4. 有关于火焰的游戏，要格外注意安全，家长最好陪同孩子一起做，同时指导孩子使用火焰的安全事项，会比较安全。

瓶子发出怪声将硬币放在玻璃瓶的瓶口，用手掌握住瓶子，瓶口上的硬币竟然就咯咯咯的发出声响！※操作步骤与现象：准备器材：空玻璃瓶(可用米酒瓶或啤酒瓶之类的)，1元硬币。

1.将空玻璃瓶放入冰箱中或是冰水中冷却，约半小时即可。

2.在瓶口上放置一枚1元硬币。

(图一)★注意：可以在瓶口边缘抹上一些水，或是先用水将硬币浸湿，如此，硬币与瓶口间就加密合了。

3.双手紧紧握住瓶子，一会儿后，瓶口上的硬币就会发出咯咯咯的声响了！(图二)※原理：本游戏是利用空气热涨冷缩的原理。

把瓶子放入冰箱冷却后，瓶内的空气当然也被冷却了，那什麼时候加热呢？当然就是手掌握住瓶身的时候啰！运用手掌本深的温度，在握住瓶身后，瓶内的空气受热膨胀而往瓶口逸散，因此将瓶口的硬币往上推，但由于力量不大，所以硬币被往上推一点点又落下来，这种情形一直反复，就产生咯咯咯的声响了！※叮咛的话：1.為了方便让效果明显，手掌可事先搓热，或者直接将手泡在热水中，这样手掌的温度就更高了。

2.可将瓶子泡在热水中，虽然效果更快，但为保持「动手做」的趣味，这个方法可让孩子自己动动脑。

3.建议使用玻璃瓶，而不用塑胶瓶，是因为玻璃瓶的传热效果较好。

当完成后，可以指导让小朋友尝试如果放上两个硬币或三个硬币，还可以发出声响吗？烛芯的材料你相信吗？可以用粉笔当蜡烛烛芯喔！※操作步骤与现象：准备器材：粗蜡烛1根、小粉笔块一个1.将粗蜡烛点燃，接著使小粉笔块裹上粗蜡烛上的蜡油。

2.将裹蜡的小粉笔块放在烛焰上，加热至燃烧。

（如下图）3.把燃烧的小粉笔块立在粗蜡烛上，并将烛芯压入蜡油中，使烛芯熄灭，发现小粉笔块能代替烛芯继续燃烧。

（如下图）※原理：烛芯的功用是要把少量的蜡引出来，以便用少量的热，让烛油达到燃点而燃烧，因此，只要能產生毛细现象的物质都可以做烛芯。

※叮咛的话：这个游戏是利用「毛细现象」原理，该原理会在小学中年级时学到，但很多人都不知道粉笔能代替烛芯使蜡烛继续燃烧，是因為毛细现象所造成。

家长们可以鼓励孩子应用学过的科学原理，发挥创造力。

※大家来挑战：利用毛细现象原理，找出其它可以做烛芯的物质茶包天灯有没有放过天灯呢？我们可以在家裡自製简易的茶包天灯唷！※操作步骤与现象：准备器材：茶包、剪刀、火柴或打火机1.将茶包从顶端（有棉线那一端）剪开，并小心倒出茶叶。

（图一）2.将空的茶包完全摊开，发现两端都有开口。

（图二）将开口撑开，使茶包成為圆筒状，然后将茶包直立在地面。

（图二）3.从茶包的顶部点火。

（图三）4.观察茶包燃烧受热后的现象。

（图四、图五、图六）※原理：1.茶包会飞起来的原理，是因為燃烧茶包时会產生热空气，热空气上升使的茶包上方气压强度变小，而造成气压差。

而物体会由气压较强大的地方被推向气压较小的地方，因此当气压差够大，即气压差大於燃烧剩餘的茶包重量，茶包就会冉冉上昇了。

2.这个气压差原理的运用，这就是力学当中的白努利定律的应用，而我们透过烧茶包產生热空气的方式来完成此一现象。

※叮咛的话：1.请指导孩子观察茶包升空的时间点，引导孩子发现茶包会升空，是在茶包剩余重量小的时候才会发生。

2.实验操作时，建议最好使用方形扁式茶包，因為它是棉质亦可拆成桶状，利于產生热空气，重量也较轻，勿使用类似泡棉质的茶包，这类茶包燃烧时，除产生黑烟臭气外，并且直接烧完，不留余烬，无法产生足够热空气。

3.过程中需运用到火，请家长在场协助指导并注意安全。

※挑战一下：1.详细的描述观察到茶包燃烧后升空时的外观。

是全部然烧完？还是伴随一部份的餘烬升空呢？2.若家里有不同的茶包，也可以拿来试一试，比较燃烧情形或升空情形是否有差异？3.试试看报纸、书法用的宣纸或其他纸类，看看同样的方式燃烧后是否能升空？水中蜡烛说明: 本操作為一个教学教计，将蜡烛置于干的水槽中，固定底部（以蜡油黏住底部），再加水加到蜡烛只露出水面一点点，点燃蜡烛后，观察蜡烛燃烧，可以发现蜡烛可以持续燃烧至低於水面。

由於蜡烛仍然会熄灭，我们可以设计一个适合高年级学生的科学探究活动，整个教学程序简述如下：1.将长度相同、粗细不同的蜡烛各一隻，固定於水槽。

再将水槽注入水，直至蜡烛只露出水面约0.5cm。

2.将蜡烛点燃，静静观察蜡烛燃烧至水面以下，蜡烛燃烧至某个程度仍然会熄灭。

(视教学时间许可，以示范方式或者小组操作皆可)3.小组讨论：「蜡烛可以燃烧至水面以下的原因？」，讨论后教师归纳指导。

值得注意的是，教师引导讨论时，须注意等待时间多发问开放性问题的原则。

4.教师拋出问题：「粗细不同的蜡烛是否有差别？」，学生应可发现较粗的蜡烛烧得越低於水面(深度)，亦即较细的蜡烛比较容易熄掉。

5.教师再拋出问题，以小组讨论方式思考：「还有哪些因素会影响蜡烛燃烧低於水面之深度差异(避免使用燃烧时间差异)？」，我们期望学生能说出影响因素除了蜡烛粗细以外，还包括蜡烛点燃前露出水面的高度、点燃前烛蕊的长短、环境或人為因素(风吹、水面晃动)等等。

6.教师说明「变因」的分类(如控制的变因、操纵的变因)，以及应变变因的测量方法(测量蜡烛低於水面的深度)。

7.各小组决定要探究的变因(每组只选一个变因)，但是环境或人為因素不包含在内---因為具有变动性或个别差异(此问题也可做為讨论问题之一)。

8.各小组讨论如何进行实验操作，以解决要探究的问题。

在教师指导与确认后各小组进行实验。

9.各小组成果报告。

救火纸条※操作步骤与现象：准备器材：玻璃瓶(建议用市售的酱料玻璃罐或果酱瓶)、报纸或图画纸、剪刀或小刀、蜡烛、打火机、胶带或胶水、夹子1.裁一张纸，并做成圆筒状。

（长：约25公分，宽：将纸捲成圆筒，并做套量测试，直到可以套紧瓶口，调整后以胶水或胶带固定圆筒。

）（图一）★注意：圆筒长度不可太短，使用刀具也请小心。

2.再裁一张纸条，长度比纸筒略长，宽度略小于纸筒直径，以便置於纸筒内时，可将纸筒分成两半，且方便抽拉。

纸条可选用稍硬的纸质，以方便抽拉。

3.点一根长度略低于瓶身的蜡烛，将蜡油滴在瓶底，用夹子将蜡烛置于蜡油上固定。

（图二）★注意：若蜡烛太短，可能在还没套上圆筒前，烛火就会熄灭。

（图一）（图二）4.在瓶口套上纸筒，烛火会逐渐变小甚至熄灭。

若在烛火变小前插入纸条，则蜡烛会一直燃烧，但若将纸条慢慢往上抽，烛焰会变小，快要熄灭时，再将纸条往内插入，火焰则又变大。

※原理：本游戏主要是运用冷热空气对流的原理。

还没套上圆筒前，因蜡烛接近瓶口，燃烧產生的热空气很快地从瓶口逸散，对对流而入的冷空气（新鲜空气）影响不大，所以蜡烛能继续燃烧。

套上纸筒后，由於底部受热，所以热空气快速上升，冷空气就难以从上方进入，烛火就会因为缺乏新鲜空气而变小，最后熄灭。

纸筒被纸条分隔后，热空气上升阻力变大，冷空气便得以进入，而烛火获得新鲜空气，便能持续燃烧。

※叮咛的话：1.套上纸筒后，蜡烛可能很快就熄灭，这时又要重新点燃蜡烛，為避免这种麻烦，可以先将纸条置於纸筒内，待蜡烛置於瓶底后，马上套上内有纸条的纸筒，就可让蜡烛一直燃烧，再来进行操作、观察。

2.若效果不明显，可能是纸筒太短的缘故，可尝试将纸筒的长度加长。

3.过程中需运用到火，请家长在场协助指导并注意安全。

※挑战一下：1.试试不同长度的纸筒，并观察不同长度的纸筒对蜡烛的燃烧有什麼样的影响？2.点燃一支线香，放在纸筒上空的纸条两侧，观察线香烟的方向，并说说看有什麼不同？吸气功用气球可以把玻璃瓶吸起来喔！不信我们来玩玩看吧！※操作步骤与现象：准备器材：蜡烛1根、玻璃杯1个、气球1个。

1.点燃蜡烛，将玻璃杯口放置在烛焰正上方，收集热气约10秒。

2.将玻璃杯口贴在气球上方，发现气球被吸起来了。

3.将玻璃杯放正，可以发现气球靠玻璃杯口的部分被吸进玻璃杯了。

4.真的可以用气球把玻璃瓶吸起来，你也一起来试试看吧！(注意：如果热气不够，玻璃杯会吸不起来。

)※原理：空气很容易热涨冷缩，空气冷却后体积缩小，瓶内压力小於大气压力，於是造成气球的一部份被吸进杯子裡。

※叮咛的话：1.这是运用蜡烛、透明玻璃杯、气球来让孩子瞭解大气压力与空气的热涨冷缩。

2.可以指导孩子仔细比较被吸进瓶子的气球与没被吸进去的差异。

3.当小朋友成功完成后，可以指导小朋友：收集热气的玻璃瓶，能不能吸起纸杯呢？（需事先将纸杯杯底抹上一层水，才能吸的起来）空瓶吃鸡蛋蛇会吞下比自己嘴巴还大的鸡蛋，空瓶子也可以喔！※操作步骤与现象：准备器材：鸡蛋、锅子、热水、宽口瓶（或是5.2公升的矿泉水瓶子）1.先将鸡蛋水煮成白煮蛋，剥壳备用。

★注意：鸡蛋应选择比瓶口大一点的即可。

★注意：因為刚煮好的白煮蛋很烫，所以应先放置冷却，再行剥壳。

2.将热水倒入准备好的空瓶子，充分摇动后，让瓶子均匀受热，之后把热水倒掉。

★注意：拿取瓶子及倒热水时要小心，避免被烫伤，建议可使用厨房用的隔热手套。

3.将剥了壳的白煮蛋，直放在瓶口的位置。

（图一）4.静置一会儿后，仔细观察鸡蛋就会发现白煮蛋慢慢被吸到瓶子裡去了。

（图二）★小技巧：如果觉得白煮蛋被吸到瓶子内的速度太慢，可将瓶子浸泡在冷水裡。

图一图二※原理：1.本游戏主要是运用空气热涨冷缩的来完成的。

因為加热水倒入瓶子内后，瓶内的原本的空气，通通变成热空气往瓶口逸散，这时候瓶口放上白煮蛋，瓶子就成为密闭状态。

在这种状态下，等瓶子慢慢冷却，瓶内的空气体积就会收缩，因此瓶内的压力就会下降，而白煮蛋就会被瓶外的压力挤到瓶子内了，也就是眼睛所看的空瓶吃鸡蛋。

2.为了加快空瓶吃白煮蛋的速度，我们将瓶子泡在冷水裡，是因为要加快瓶内空气「冷缩」的速度，也就是让压力下降的速度快一点，如此，空瓶吃鸡蛋的速度也就跟著加快了。

可以引导孩子动动脑想出这方法喔！3.使用白煮蛋是因白煮蛋具有弹性，利用气压的改变，让瓶子吞进白煮蛋时，不会因此而碎掉。

另外，白煮蛋在完成后亦可食用，一举两得，亲子共同操作，和乐融融。

4.水球跟白煮蛋一样具有弹性，亦可拿来尝试。

※叮咛的话：操作过程中需运用到火及热水，请家长在场协助指导并注意安全。

※想一想：1.如果把瓶子放到更冷的水中，瓶子吃鸡蛋的时间是否会不一样呢？2.若白煮蛋已被瓶子吃进去或卡在瓶口不上不下，怎麼把它拿出来而不会破坏白煮蛋呢？3.以大小相近的水球取代白煮蛋，重复操作步骤，结果会如何呢？为什么？瞬间压扁铝罐要把铝罐压扁，除了用脚踩、用手压、用硬物砸这些方法之外，还有什麼方式呢？※操作步骤与现象：准备器材：空铝罐、瓦斯炉、隔热夹（或烤肉网和隔热手套）、一锅冷水1.先准备一锅冷水备用。