DOC《生活中的科学：在家玩科学》

生活中的科学:在家玩科学 本教材译自英国Techniquest (http://www.

techniquest.org)之Science Alive: Chemistry in the Home 教育局已获Techniquest授权上载此教材於资优教育组网页,供学校参考及下载.本组在此特别鸣谢Techniquest及Dr. Clare Coombes ,Dr. Sue Cavell! 在家玩科学 在日常生活中,尤其是在厨房,不难找到物料来示一些简单的实验原理.我们集中从两个经常被研究的围×艘恍┘虻サ氖笛. 目录 物质的实验 实验一:搓面粉 实验二:自制泥胶 实验三:弹弹球 实验四:超级吸水「大笨象」 实验五:牛奶塑胶 化学反应 实验一:酸碱实验 实验二:自制「炸弹」! 实验三:无字天书 实验四:茶叶墨水 实验五:酵母菌吹气球 液体的特性 实验一:染色蛋 实验二:会浮的高尔夫球 实验三:熔岩灯 实验四:在牛奶上滑翔 物质的实验 实验一:搓面粉 所需物资: 面粉(半碗) 水(1碗) 胶碗 胶饭勺 / 木匙 实验: 将水加入面粉.勿调换次序,因其目的是做成一碗具流动性的面粉浆混合物. 试用慢至快的速度搅拌面粉浆以探究一下面粉浆的特性.然后,试用手指按面粉浆.你的感觉如何? 探究活动: 你认为做面包的时候,搅拌面粉的力度会否影响其软程度?如果你要做一块白面包,你会用怎样的力度搅拌做面包的所需材料(面粉、酵母菌、水)?快试试找出软最恰到好处的面包吧! 实验原理: 每当搅拌、压打或卷碌混合物,无论力度是轻是重,都会有某程度的力施加於混合物之内.面粉和水之混合是一个混合物的例子.视乎所施加的力有多少,其不同流动之状态也有不同.面粉不会溶在水中,但是会以很细小的颗粒悬浮在水中.当有恰当份量的水,这些细小而悬浮在水中的面粉粒便会紧密地排列在一起,而面粉粒之间会有一层薄薄的水层形成.即使以细小的力搅拌混合物,这水层仍可使面粉粒滑动,形成流动性较大的、像液体般的混合物.另一方面,较快的搅拌速度或较强的力度会将颗粒挤压在一起,把颗粒之间的水逼出.没有了水的润滑作用,颗粒便会挤在一起,使混合物的质地变硬. 实验一:搓面粉 工作纸一 搅拌的速度 (以每十五秒计) (快、中、慢) 面粉团的软硬度 观察一 观察二 观察三 探究活动: 面粉(克) 水(克) 酵母菌(克) 搅拌的速度 (以十五秒计) 面包软程度 ii. 结论 搅拌的速度 会/不会 影响面包软的程度. 利用______克面粉及______克水做软合宜的面包,最合适搅拌的速度是_ 实验二:自制泥胶 所需物资: 含PVA胶水或白胶浆 水(1杯) 硼酸 [10克硼砂(约4.5茶匙,中药店有售)+250克水 (即250cm3水)混合制成] (小心!硼砂有害,勿吞) 纸杯 胶匙 食用色素(如有) 实验: 在纸杯中,混合20cm3白胶浆(约4茶匙白胶浆)和20cm3水(约4.5茶匙水).如有需要,加入数滴食用色素,然后再加入1茶匙硼酸. 轻轻搅拌后把像泥胶般的混合物取出,用手指揉搓. 测试泥胶的特性:先轻轻地把泥胶拉开,然后快速地把泥胶拉扯.将少部份的泥胶卷成球状,然后掷到地上.如将泥胶放在面上一会儿,会有甚麽变化?倘若用m子锤打一小片泥胶,泥胶又会有甚麽变化呢?你还可用拇指按压泥胶,看看感觉如何. 探究活动: 试将从文具店买回来的泥胶或宝贴万用胶与自制的泥胶比较.如果要把自制泥胶的质感做到像商业用的泥胶一般,你会改变甚麽变因? 实验原理: 像面粉浆一样,自制泥胶与一般的流体有所不同.我们可以把这些混合物想像为一串很长而紧扣於一起的粒子.自制泥胶是一种由化学反应造成的聚合物(polymer).聚合物是一种物质,而这种物质是由很多不断重复基本结构的链环所组成.当白胶浆(PVA, polyvinyl acetate)和硼砂混合於一起时,白胶浆的链条会与硼砂离子发生化学反应,产生带黏性的聚合物. 自制泥胶的特性如何变化视乎施加的力有多强.当把自制泥胶掷到地面上,突然所产生出来的力会令到泥胶内的粒子扭曲继而弹回,因此泥胶会反弹.如果较大的力施加到泥胶上,例如用m子锤打,有些泥胶的粒子会分离使泥胶破碎.但如果施加的力较小,例如在轻轻拉展泥胶的时候,泥胶的粒子会分开,然后组成新的链条结构,令到泥胶可以滑动. 虽然商业用的泥胶在性质上与自制泥胶有点相似,但商业用的泥胶并不是由PVA组成的聚合物而是矽的聚合物.这种由矽所产生的聚合物是於1940年在制造塑胶的时候意外地获发现的.虽然泥胶并没有运用於工业上,它却是现今市场上一种新奇而又安全的玩具呢! 实验二:自制泥胶 工作纸 实验: 记录泥胶特性的变化 (可以文字或图画做记录) 例:以轻力拉泥胶 i. ii. iii. iv. v. 探究活动: 结论:要自制类似商业用的泥胶,需要_ 实验三:弹弹球 所需物资: 爽身粉 无油添加护肤膏 (即水质的护肤膏 (moisturizing lotion)) 含PVA胶水或白胶浆 饱和硼砂溶液 (不断将硼砂加进半杯水中搅拌,直至硼砂不能再溶入水中) 水 食用色素 纸杯 玻璃棒(塑胶茶匙) / 铁匙 实验: 把一茶匙的爽身粉放入纸杯内. 加10cm3护肤膏(约2茶匙),10cm3白胶浆(约2茶匙),10cm3水(约2茶匙). 将所有材料搅匀. 加三滴食用色素,搅匀. 再加5cm3饱和硼砂溶液(约1茶匙),搅匀. 此时,搅好的材料呈胶状物,试从纸杯取出. 试探究胶状物的特性. 探究活动: 试以胶状物与其他流质物件(例如:牙膏、蕃茄酱)比较.如果要把自制胶状物的质感做到像牙膏,你会改变甚麽变因? 你明白所涉及的原理吗? 实验原理: 当搅拌的时候,面粉浆会变得愈来愈厚.但有些液体却在被搅拌的时候有另一 表现 .如蕃茄酱,其成份含丰富的淀粉质.当倒转蕃茄酱瓶时,你会发现蕃茄酱很难从瓶中流出.但当你拍打瓶底,淀粉质之间的吸引力会被破坏,蕃茄酱变得像液体般从瓶内流出.但是,淀粉质之间的吸引力会很快重组,使蕃茄酱又变得很难从瓶中流出. 如果牙膏像蜜糖般,它便会很难从管内挤出,而且还难以停留於牙刷上.但事实并非如此.当施力於牙膏管上,牙膏会在牙刷毛上停留,这是因为在牙刷毛上没有压力的原故,牙膏可保持其固体的状态. 还有另一些例子,如牛油及人造牛油.牛油表面最初会很硬,但当用小刀刮其表面的时候,牛油会顿时软化,但过后立即回复原状.当涂牛油到面包时,这现象会再次显现. 当倒转原子笔的时候,笔芯内的墨水不会倒流.当写字的时候,原子笔的滚珠会施力到墨水上,使它在纸上流动.当这种力消失,墨水会变回原状而不易把纸弄得污迹斑斑. 实验三:弹弹球 工作纸 实验: 记录胶状物的特性 (可以文字或图画做记录) 例:以轻力拉 i. ii. iii. iv. v. 实验四:超级吸水「大笨象」 所需物资: 止尿片 剪刀 胶袋(密封的保鲜袋) 纸杯 玻璃棒(塑胶茶匙)(或铁匙) 水 实验: 小心地将止尿片撕开. 将止尿片内的棉花剪成小块. 将棉花小块放入保鲜胶袋内,封好后摇动胶袋. 把棉花弃丢后,收集胶袋内的粉末.(小心!这些粉可能会导致皮肤敏感.触摸后记得洗手!) 5. 量度收集粉末的重量.试探究这些粉末可吸收多少份量的水. 探究活动: 试设计实验比较不同牌子的止尿片的吸湿能力. 实验原理: 1. 止尿片内有些很细小但吸水力很强的聚合物(polymer)结晶体 (sodium polyacrylate),它呈粉末状.这些吸水物质以往曾用於离岸的钻油工业,吸水力可达本身重量的二千倍.而用於止尿片内的吸水物质,其吸水力相对没有那麽强,但一般都可达本身重量的八十倍.无疑止尿片的发明为父母带来方便、为婴儿带来舒适,但其广泛的应用却造成环境问题.已用的止尿片并不能循环再造,它们会被弃置於堆填区,而且其物料属非生物降解,大大增加处理这些废物所需的空间! 实验四:超级吸水「大笨象」 工作纸 实验: 纸杯重量 = _____克 纸杯重量 + 吸水粉重量 = _____克3. (吸水粉重量 = _____克4. 纸杯重量 + 吸水后的粉和水的重量 = _____克5. (被吸的水的重量 = _____克 探究活动: 试用下面空白的位置,以列表的方法比较不同纸尿片的吸湿能力. 实验五:牛奶塑胶 所需物资: 牛奶 纸杯 玻璃棒(塑胶茶匙)(或铁匙) 食用醋 厨房抹手纸(或咖啡过滤纸) 实验: 把奶加热(如用纸包奶,可将之放进微波炉以中火加热约1分钟). 倒和暖的牛奶到纸杯至1/4满. 加入1茶匙的食用醋,然后搅匀. 用厨房抹手纸或咖啡过滤纸过滤. 将厨房抹手纸上的凝乳(curds)收集,再放在另一张的抹手纸上,并将凝乳的水份用纸吸收. 比较风乾后与新鲜隔出来的凝乳. 探究活动: 1. 试找出最佳制造凝乳的条件,如:牛奶的浓度、食用醋的份量、温度. 2. 你可试试将凝乳制成白色的胶水.只要加入少量的碳酸氢钠(小梳打/食用梳打)到凝乳后搅匀便成.试测试 牛奶 胶水的黏贴能力,注意 牛奶 胶水需要六小时才会乾透. 实验原理: 牛奶含有水份、脂肪及一种叫酪蛋白(casein)的蛋白质.在正常的情况下,牛奶中的酪蛋白是溶於水的.但当牛奶加入醋酸后,化学反应便会发生,使酪蛋白的份子结集一起.这个把蛋白质转变成固体状态的化学反应叫作变性作用(DENATURE).人们可应用这个化学反应生........