5项趣味家庭实验 培养小小科学家

我们身处于这个充满激励人心与科学奇迹的世界。在成长过程中,无论我们是在单杠上荡秋千、在美术课上混合颜色,还是用系着绳子的纸杯电话筒和我们最好的朋友聊天,都能用科学的原理来解释这些神奇时刻是如何形成的。

通常孩子们都不知道自己不懂得什么,因此身为父母、监护人或教育工作者的我们,有必要向他们解释每一个科学背后的小乐趣,让他们学会新知识。这也有助于鼓励他们对这个世界大大小小的问题,随时都保持着好奇心,即使他们因为疫情而被困在家中。

今时今日,我们看到孩子的教育越来越重视科学、技术、工程以及数学科目(STEM)。全球科学公司3M今年委托第三方进行的3M科学现状指数(SOSI)研究结果也反映了这个现象。在亚太区,73%的人认同年轻人比过去任何时候,拥有更多机会接触科学和科学相关的问题(全球为69%)。

为了保持年轻人对科学的高度重视,家长需要继续培养年轻人的好奇心,并鼓励他们释放内心的科学家。

5个小实验 提升对STEM兴趣

家长们可以通过以下5个简单的家庭实验来刺激孩子的思维和享受实验过程,借此提升他们对STEM的兴趣。

在此提醒,在与您的小小科学家一起尝试之前,一定要自己事先进行实验,因为下面列出的活动都需要父母的监督。


实验1 著名的伯努利原理

鸟是怎么飞起来的?飞机是如何保持飞行状态?

所需材料:一粒乒乓球、吹风机、彩色纸张和胶纸。

为了解答您或您孩子的疑问,让我们进行一个简单的实验:

1.用三张纸来搭建一个简单的乒乓球发射器。首先,将第一张纸卷成管状,然后用胶纸固定住。必须确保纸管足够大,能让乒乓球轻松通过。接着用第二张纸重复同样步骤,确保纸管的直径大致相同。

2.在将两个纸管放在一起之前,在其中一个纸管的中间切开一个小孔。同样的,确定洞孔够大,以便乒乓球可以轻松通过。完成之后,将两个纸管粘在一起。

3.将最后一张纸剪成两半,制成一个比较短的管子,插入中间的孔中。为了确保洞孔大小合适,您需要在纸管尾端切出笑脸(曲线)。看看较短管子上的洞孔,确保您可以看穿。再用胶纸牢牢固定,必须确保没有可见的气孔。

4.然后,用胶纸将乒乓球发射器固定在桌子上,或者在实验过程中让其他人帮忙握住它。

5.现在,将吹风机放在管子一端的开口处,并按钮开电。这时较长的纸管内将产生低压气流。然后将乒乓球放在较短纸管另一端的开口处,观察管子内的气压如何使乒乓球从一侧拉入,并从另一侧推出。


实验2 制造自己的棉球发射器 

在我们的生活中,每个人至少尝试过一次拉伸和发射橡皮筋。给你一个挑战:使用橡皮筋将棉球发射到尽可能远的地方。

所需材料:一支短铅笔或冰棒棍、两条橡皮筋、两个空卫生纸管、胶纸、剪刀、棉球和一个单孔打孔器。

以不同的长度拉伸橡皮筋来发射棉球,看看不同长度会影响棉球飞得多远。就是这样:

1.小心地将其中一个卫生纸管,打横剪开两半并卷起来,让它变窄(大约是本来直径的一半)。 然后,用胶纸固定住。

2.在较窄的管子一端,在距离末端半英寸的地方打两个孔,然后小心地将铅笔穿过它。

3.现在,拿出另一个卫生纸管,在管的一端切两条缝,一边是四分之一寸,另一边是半寸,这就形成一个小口盖。在管子的同一端再切开同样的狭缝。

4.将橡皮筋放在小口盖的每一侧,并用胶纸固定好。完成后,管子的每一侧都会悬挂一条橡皮筋。

5.握住橡皮筋管,让橡皮筋处于顶部,将较窄的管子滑入较宽的管子,铅笔末端在底部。

6.小心地将每个橡皮筋末端绕在铅笔上。

7.握住发射器,使铅笔位于底部。将棉球放在顶部,使它处于较窄的管子上。

这就是乐趣开始的地方。瞄准你的棉球,拉回铅笔,看看球怎么飞起来。

在这项活动中,您运用了两种能量来加载和发射棉球。当你用装有棉球的铅笔往回拉时,等于增加潜在的力量。当你把铅笔拉得越远,储存的力量就越多。 当你一松开铅笔时,能量就会变成了动能,棉球应该已经在空中飞了!


实验3 液体烟花

璀璨烟花总让人看得着迷,原来在家也能制作自己的烟花(当然是没有火的!)

所需材料:一个碗或碟子、牛奶、食用色素、棉花棒和肥皂液。

以下是如何用一滴肥皂制作多种彩色图案的方法:

1.倒入半碗牛奶,然后在中心滴入3至4滴食用色素。您可以用多种颜色,以获得更色彩缤纷的饰面。

2.用棉花棒的一端浸入肥皂液。

3.将棉花棒轻轻地放在食用色素的中心,观察颜色是如何扩散的?不要混合或搅拌,看看会发生什么事情?

4.尝试将棉花棒移动到碗的不同地方,然后看看食用色素的图案会产生什么变化。

现在您已经成功做好了家庭烟花,准备庆祝吧!

为什么食用色素会自动从棉花棒移开?

因为牛奶含有脂肪和水,脂肪是不会溶于水的。而肥皂是由特殊分子组成,可以和脂肪与水产生化学作用,因此当肥皂接触到牛奶中的脂肪分子时,就会溶解在水中并四处移动。肥皂分子寻找脂肪分子进行结合,当它们在牛奶中移动,就会推动食用色素。这个过程最终会结束,因为所有肥皂分子都会找到了连接的脂肪分子,而且它们不再需要四处移动。这就是为什么洗碗剂可以有效去除盘子上的油脂。肥皂分子一旦粘附在油脂分子上,会使它们更容易溶解在水中,所以就能直接冲进下水道。


实验4 用棉花糖建造一座塔

有一种食物和甜点是所有年龄层的人都会喜欢的。没错,我们说的就是意大利面和棉花糖。不过等等,这两种食物不仅是满足我们对美食的渴望而已,同时也能满足我们的求知欲和创意。如果只有棉花糖和未煮熟的意大利面,您可以搭建多高的塔呢?

所需材料:一盒未煮熟的意大利面、一袋棉花糖和一把尺子或卷尺。

推荐

在开始之前,想象一下应该如何搭建我们的塔,同时确保稳定又坚固。按照以下步骤,尽情发挥您的创造力:

1.找一个干净的工作空间。

2.使用棉花糖作为关节,意大利面作为梁,尝试搭建一座高塔,尽可能越高越好。

3.完成后,使用尺或卷尺来测量高塔的高度。

通过尝试不同类型的结构和构造,您会发现最稳固的塔具有宽阔、坚固的底座,以及使用三角形和金字塔作为支撑结构。三角形是一种很好的结构,因为它们是唯一一种在不改变边长的情况下,也不会改变角度的形状。这使到它非常坚固,能够很好地支撑物体。

宽阔的底座也为塔架提供了更高的稳定性,并更好地分布重量。


实验5 用纸火箭发射

为我们孩子的人生不同阶段做好准备,看起来就像火箭科学。让我们停下脚步,享受我们与火箭科学一起度过的时光。

所需材料:2张纸、剪刀、吸管和胶纸

在科学中,我们了解到变量可能会影响实验的结果。让我们来探索不同的设计如何改变您的火箭推进方式:

1.将一张纸折叠成四份,然后把它们切成较小的长方形。

2.拿出其中一张小长方形,绕住吸管滚动以卷成管状(不要太紧)。用胶纸粘住你制作的管子,让它保持卷起的状态。

3.接下来,捏住管子的一端并用胶纸粘住以制作火箭的顶部。

4.用另一张小长方形的纸张,剪出一些直角三角形来制作翼片,然后将它们贴在管子上。

5.重复同样步骤,以制作不同管长和/或不同翼片数量的火箭。

6.将火箭放在吸管上,用吹气来发射。

当您进行试验时,您可能会发现一些更改,会产生大差异。一旦您知道哪些变化的重要性,可以尝试设计一种可以飞得最远、最准确的火箭。

想了解更多3M科学家分享的其他实验,可以观看‘Science at Home’网页上的视频。希望这些实验有助于激发您孩子的灵感,并点燃他们对科学和学习的热情。

资料来源:3M提供

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