实验一：探索热的转移与膨胀.pdf

主題 I 學生手冊 實驗一：探索熱的轉移與膨脹 材料：深的平底鍋一只，裝熱水；隔熱手套一付；玻璃空瓶（類似裝蕃茄醬那種）； 小石子或其他可以增加瓶重的物體；氣球 步驟：將氣球套在玻璃瓶口（可以先將小石子放進瓶子裡）。將瓶子交給老師，由老 師放進鍋子裡的熱水中。注意：水很燙 。 1.請描述一下你看到的情形，或把它畫下來。 2. 請解釋可能的原因。 3.跟朋友一起討論原因，如果你覺得需要的話，把原因再重寫一次。 請老師注意： 可以趁水還夠熱的時候，再把整個流程重新示範一次。因為瓶子裡的空氣獲得熱能， 空氣分子的活動空間加大，氣球會被空氣充滿而膨脹起來（見教師手冊移動的分 子）。 148 實驗二：探索熱能與密度 材料：熱水與冷水；類似燒杯的玻璃罐兩個；紅色與藍色人工色素 步驟：想辦法讓溫水浮在冷水表面。注意：請確認溫水的溫度不要過高，以免燙傷。 冷水的溫度必須很低，但不能結凍。將兩種水溫不同的水染色。將冷水放斜，讓溫 水慢慢流到冷水的表面，請參考下圖。你知道為什麼溫水可以浮在冷水上面嗎？ 注意：如果你的實驗沒有成功，你認為要怎麼調整才會成功？ 請老師注意：操作時，最好能交由可以穩定操作器材的學生去做。本實驗的目的是 幫助學生了解溫水的密度小於冷水。 149 實驗三：探索熱的傳導 (1) 材料：各種不同材質的湯匙（例如：木質、不鏽鋼、鋁質、塑膠等等）；深的平底鍋 一只，裝熱水 步驟：將金屬材質的湯匙交給老師放進鍋子裡。注意：水很燙！幾分鐘之後，經過 老師的允許，摸摸湯匙柄的末端。應該會感覺到熱度。 1. 請描述一下熱是如何從熱水移到湯匙上。 2. 把你認為可能的原因跟另一個同學討論。如果你覺得需要的話，將原因再加以改 寫。 3. 熱傳到湯匙的過程叫做傳導。問老師傳導的定義是什麼，再跟你猜測的原因做比 較。 步驟：比較一下各種材質的湯匙，測試看看哪一種材質的湯匙的傳導性最好。請老 師把湯匙放進熱水中，幾分鐘後，摸摸每支湯匙柄的末端。 1. 哪一種摸起來最燙？ 2. 把各種湯匙依照傳導性的優劣加以排列，把先後順序寫（或畫）在下面。 3. 你覺得為什麼有的湯匙比較容易傳熱？ 150 實驗四：探索熱的傳導 (2) 材料：紙；剪刀；線；白熾燈泡、電暖氣或蠟燭等熱源 步驟：用紙裁出一條螺旋狀的紙條，線綁在紙條中央，把紙條放在熱源（白熾燈泡、 電暖氣或蠟燭）上方。注意：白熾燈泡非常燙。如果使用的熱源是蠟燭，請老師幫 忙拿好紙條，以確保紙條不會接觸到火焰。 1. 描述或畫出你看到的情形。 2. 請解釋可能的原因。 3. 把你認為可能的原因跟另一個同學討論。如果你覺得需要的話，將原因再加以改 寫。 4. 加溫後的空氣因為對流現象而移動，所以造成紙條的旋轉。問你的老師對流的定 義是什麼，再跟你猜測的原因做比較。 5. 傳導與對流有什麼不同？ 151