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   

表面張力趣味競賽

浮在水面不夠看,越高越厲害!

※器材:漆包線、水盆

操作過程與現象

「表面張力」的相關科學實驗相當多,本網站介紹過的就有「不沉的鐵絲」、「表面張力」等等。本實驗是板主在上課中讓學生進行「迴紋針浮水」的操作(如圖一),靈光乍現想到的趣味競賽---將漆包線彎折如同「水黽」的細腳,就可以浮在水面上(如圖二)。為了增加趣味性與挑戰性,進行趣味競賽:「比賽漆包線突出水面的高度」。

 

競賽規則:

1.漆包線的長度不限,可以任意剪裁、彎折。

2.形狀與造型不限,但是不可以添加漆包線以外的物品。

3.完成後必須浮在水面上,而且邊緣不可以碰觸到裝水的容器。

4.成功浮在水面後,用直尺測量作品的垂直高度(如圖三),以高度決定名次。如果高度相同,則進行秤重(擦乾後秤重),以重量小的為優勝。

基本造型製作

製作四隻腳的基本造型,方法如圖四~圖七。首先剪二段長度相同漆包線,對折之後將頭部捏住,並旋轉四隻腳將頭部打結,最後將四隻腳在桌面壓平即完成。最關鍵的步驟是將四隻腳壓平,不能凹凸不平,務必使四隻腳可以同時接觸水面。

建議購買的漆包線直徑介於0.2~0.5毫米。不同粗細漆包線的優缺點如下:(1)漆包線越細,越容易成功的浮在水面。(2)細的漆包線太軟,不容易直立,高度會受限制。(3)粗的漆包線比較容易直立,有利於高度,但是會比較容易沉下去,需要加大底部面積。(4)粗的漆包線,不容易徒手彎折,比較費力;而漆包線如果太細,則不容易定型。建議學生年紀越小,用細的較佳,先求成功浮著再求高度。

 

版主實際教學時(大學部學生),最高紀錄達到30公分(如圖八)。另一方面,也可以比賽創意造型,例如圖九是模擬水黽六隻腳的造型。

觀看實驗影片(15.4M) 

叮嚀的話

1.漆包線的腳部,不一定要直線狀,可彎曲為弧形,增加與水的接觸面積,可以提高成功率。

2.完成的作品放到水面上之前,可先放一張衛生紙,再將作品放在衛生紙上面,最後以牙籤輕輕而緩慢的將衛生紙壓沉。

3.如果漆包線沉入水中,拿起來再度嘗試之前,務必先將漆包線擦乾,否則由於水分子會互相吸引,漆包線還是會沉下去。

參考資料

1.林晉弘、王伯瑋、蔡承諭(2010)。水黽原理的表面張力計。全國高級中等學校小論文寫作比賽,物理類。 http://www.shs.edu.tw/works/essay/2010/03/2010033010584911.pdf

2.方詩語、賴晨鐘、張智凱(2011)。醬油郎遊四海。第51 屆東區中小學科學展覽會,高中組生物科。http://www.pttsh.ttct.edu.tw/dyna/data/user/a003/files/201105231609111.pdf

3.YouTube影片:https://www.youtube.com/watch?v=39dg0wkS254