國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

科學遊戲實驗室   回首頁   

把水倒光光

如何將水快速的倒光光?

器材:保特瓶(或玻璃瓶)、保麗龍膠、膠帶
操作過程

  取一約600毫升的保特瓶裝滿水,隨意請一位同學或觀眾上來,試看看能否在五秒內把瓶子裡的水倒光光。規則是:不可以使用任何工具,可以隨意壓、捏、擠…等等,但是不能將保特瓶破壞(例如用刀子割)。

  結果無論是用擠壓的,或是上下左右震盪,通常需要約六秒以上才有辦法倒光瓶子裡的水。要如何才能辦到呢?

解答

  想一想龍捲風吧!方法就是:倒立保特瓶之後,快速的旋轉約3~5圈後靜止,讓水流出來。這時可以看到因為旋轉,瓶子裡的水形成了類似龍捲風的形狀(如右圖);水龍捲中央是空的孔狀,水就從水龍捲的周圍快速的流出去,而空氣從中央的孔順暢的補充進瓶子了。

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原理

  直接將保特瓶倒立,可以發現水流出來是噗通!噗通!一陣一陣的,這個過程是因為保特瓶流出部分的水,必然就要有空氣補充進瓶子裡。或者說;必須有空氣進入瓶子,瓶子裡的水才能流出來。所以如何讓水在流出來的過程中,空氣也可以順暢的流進去,是影響水流出來的速度的主要關鍵。

叮嚀的話

1.在教學上,可以不限定幾秒內倒光水,而是採用競賽的方式。亦即請自願的學生上台嘗試,並記錄時間,看誰倒光水的時間最短。

2.提醒學生在旋轉瓶子倒水時,不要一直旋轉,而是快速旋轉3~5圈後停止,靜待水流出來即可。因為一直旋轉反而干擾水流出來的順暢性。

3.學生有可能在嘗試時,將保特瓶擠壓變形,建議可以改為玻璃瓶(例如酒瓶)。

4.瓶子的形狀會影響旋轉後是否形成水龍捲!平直的圓筒型,可以順利產生水龍捲,但是瓶子有凸凹造型的,則因為會干擾水流,而不容易產生水龍捲。

5.建議可以引導學生探究不同造型的瓶子,對於形成水龍捲有何影響,差異又如何?

延伸的科學遊戲

  這個科學遊戲可以變化為二個保特瓶的裝置。如圖一,二個口對口互相連接的保特瓶,下方的保特瓶裝滿水,上方保特瓶則是空的。和學生說明:「這二個保特瓶中間有洞,可以讓水互相流通,現在我們請一位同學上來,將這二個保特瓶倒轉(裝水的瓶子倒過來在上面),試看看能不能在五秒內讓水流到下方的保特瓶呢?」。規則是:只可以接觸二個保特瓶三秒鐘,三秒之後必須放在桌子上。而接觸的過程可以隨意壓、捏、擠…等等,但是不能將二個保特瓶破壞。

  如學生只是將二個保特瓶直接倒立,結果水流到下面的保特瓶只有一點點就停了,而不是全部流下來。就算壓擠上面的保特瓶,水也是只流下一些,不會全部流下來。這現象經常會引起學生的困擾,不曉得應該如何辦到?

  方法一樣是需要旋轉!利用接觸保特瓶的三秒鐘時間,倒立後迅速旋轉3~5圈,然後靜置放著,可以發現上方保特瓶中的水產生水龍捲,可以很快的流到下面的保特瓶了。

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  製作二個保特瓶的方法是:將保特瓶的二個瓶蓋的中央鑽一個直徑約1公分的洞(注意:洞不可過大,以免倒立後水可以自行流下來),再用保麗龍膠將二個瓶蓋緊緊黏在一起(如圖二)。之後再用膠帶將兩個瓶蓋的接合處封好(不要留空隙讓空氣跑進去)。

  這個科學遊戲的困擾之一是;學生在操作時,經常太用力而使二個保特瓶脫落,因此二個瓶蓋之間必須緊緊黏貼固定。

參考資料

 許良榮(2011):玩出創意2:48個酷炫科學魔術(p.12)。台北:書泉出版社。