(課程設計、教學與撰文:Helen)
「水,驅動了自然」,達文西曾感念地如此說道。因他深知水這個大自然的恩賜,在受到大氣溫、壓變化所驅動的同時,應允了生命的存在。水是影響地球氣候的最重要特性之一,水分被適量地傳送和分布,這包括它在固態、液態和氣態之間的經常性變換。基於人不能沒有水並能延續上一堂與水有關的課,所以有了這次「水的故事」的想法。
一、課程活動內容
1.小水滴的旅行(水循環)
(1) 水的三態(因溫度不同):
固體→吸收熱能→液體→吸收熱能→氣體;氣體→釋放熱能→液體→釋放熱能→固體
(2)相關自然現象:
在高空形成的小水滴是雲,在接近地面處形成的小水滴就是霧。
空氣接觸到溫度比較低的物體或葉片,這時空氣中的水蒸氣就會凝結成水滴,這就是露。
空氣中的水蒸氣遇到非常冷的地面物,會凝固為碎冰狀的結晶,就是霜。
雲中的溫度過低,小水滴結成冰晶落至地面就是下雪。融雪時因為要吸熱才能將雪熔化,所以地面氣溫會比下雪時更低。
(3) 吊冰塊遊戲:
室溫下冰塊表面會溶一層水,在冰塊上灑鹽會降低溫度,而水再度變冰,棉線就黏在冰塊上了。
(4) 冰塊加鹽的溫度低於冰塊加水的溫度,原因同上。
2. 愛惜水資源
(1) 了解水對身體的重要。水對人類的用處,若太多或太少對環境及人類的影響。知道節約用水的重要。
(2) 吸管吸顏料滴入清水中了解水污染形成及污染對人體及環境的影響。
3. 水的特性—水靜止時是平的,透明、無色、無味,隨容器成形,往低處走,存在於三態。
(1) 內聚力:
水的分子與分子之間也會具有吸引的力量,因此使得液體向內聚在一起。將水滴一滴一滴的滴在玻璃,如果兩滴水靠近,馬上就會聚成一顆大珠珠。
(2) 表面張力:
內聚力使液體向內部移動,結果液體表面猶如張緊的橡皮薄膜,有收縮成為最小面積的傾向。這种使液體表面收縮的力,稱為“表面張力”。
(3) 附著力:
玻璃杯的水「黏」在玻璃杯的壁上,使水面呈現呈U形。
(4) 毛細作用:
芹菜浸在顏料水中,靜待一小段時間觀察變化。並利用毛細現象來進行色彩的渲染創作,用吸管滴再宣紙上觀察單色和融合的變化。
(5) 浮力(阿基米德原理):
之前上課內容。
(6) 水壓:
製作沉浮子。其原理是:沉浮子浮在水面時,其重量與沉浮子內部的空氣所提供的浮力互相平衡,壓寶特瓶時,因為水的壓力增加,水會進入沉浮子而減少其內部空氣的體積(空氣的粒子數沒有減少),浮力因而降低,沉浮子就會沉下去。反之,水的壓力降低時,沉浮子內部空氣的相對壓力較大,會將水擠出,使空氣體積增加,浮力也增加了。
二、後記
每個人專心製作自己的沉浮子時,有人試一次就成功了,有人經過好幾次的嘗試終於成功了,有人在同一個寶特瓶中裝了好幾個沉浮子。或許,下次可以準備各種不同材質的材料來做不同浮力的沉浮子,會有不同的樂趣。
三、參考資料
1. 魔法校車—小水滴大旅行,遠流出版公司
2. 進入科學世界的圖畫書--水, 上誼出版社
3. 實驗好好玩--水的遊戲, 天下雜誌出版社
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