2020年6月21日 星期日

浮力教學

浮力的兩個意義
在液體中減輕的重量,這件事很容易從簡易的力圖來說明
但浮力也等於排開的液體重量,這件事如果沒有實驗幫忙就真的要靠想像了

利用溢水杯來接排開的液體
學生很容易理解物體進入多少,液體就被排開多少
因此這部分我就沒有再用實驗來特別強調(時間的抉擇)
把物體慢慢沉入水中,再從彈簧秤的讀數變化
就可以發現隨著物體沒入的體積越多,減少的重量也越多
「那如果完全沒入之後再放深一點,浮力(減少的重量)會增加嗎?」我問學生
沒想到幾乎所有學生都回答「會...」
「所以你們覺得減少的重量和物體進入水的深度有關?還是體積有關?」
「我覺得是深度」學生回答
因為我用塑膠杯裝重物,因此之前的操作並未把物體完全沒入水中
「很好,那我們怎麼確認是深度的影響?還是沒入體積的影響?」
「那就試試看沒入之後再深一點就好啦~~」學生很快地回答
「好喔」我順著學生的想法直接綁了一串的螺絲慢慢沒入水中
「跟剛剛一樣,浮力會慢慢變大耶」學生說
接著完全沒入後我們得到一個穩定的數字
「我再放深一點,你們注意拉力秤的讀數有沒有變化」
「沒變耶~~」學生覺得不可思議
「所以...」,「和深度無關」學生接著我的話回答



....
接下來把塑膠杯內部的螺絲拿出一些變成浮體的狀況
最後彈簧秤的讀數變成0了

接著我們再測量排開的水重
學生很快發現,和浮力很接近
換成食鹽水試試
排開的食鹽水重和浮力幾乎都相差5g左右
「幾乎都差5g,大家可以怎麼解釋...」
我一開始就有提醒他們,我們的電子拉力計和彈簧秤的最小刻度都是5g
「因為本來就會有5g的上下誤差啊~」學生很快的回答
而且剛好都是多出5g左右


雖然結果不是很漂亮
但學生也可以理解從實驗的角度來歸納
浮力差不多和排開的液體重量相等,就算是不同的液體也一樣
這就夠了
一節課搞定,值得~~
但前置作業花了三節課...

測量浮力

浮力是國中理化的一個大魔王
其實原理不難
但相關的名詞和題型變化實在太多
經常搞得學生呼天喊地
浮力是排開的液體重,也是在液體中減輕的重量
這可以利用溢水杯馬上就能做出來的實驗
但學校沒有溢水杯,幾年前自己買了一個
但也不知道塞去哪裡
乾脆自己做一個先

找一個口徑較大的塑膠罐,這樣才方便放東西進去
在塑膠罐上裁出一個大吸管大小的洞
將大吸管用熱溶膠固定在外面
要留意吸管不要伸入瓶內,水溢流的效果會比較好







物體用塑膠杯
裡面放螺絲,可以隨意調整重量
就可以方便變成沉體或浮體

先測試看看,以免上課又出亂子
但我的電子秤最小單位5g
因此最好量測的重量大一點,不然誤差會很大
物重350g

在水中重290g

溢出的水重60.34g(燒杯質量先扣掉了)

換成食鹽水
同樣調整在食鹽水中290g
溢出的食鹽水重60.78g


但比較看看這兩個的體積
水

食鹽水

水溢出的體積明顯比食鹽水多
這表示甚麼意思?
這就需要老師幫忙引導學生思考的地方了

這部分到時候用浮體來呈現會更理想
結合船在淡水和海水的浮力和吃水量

電子元件的包裝袋秘密

很多電子模組都會用這種黑色半透明的包裝袋 為什麼要用這種特殊的包裝袋呢? 用一般的PE袋或PVC袋不行嗎? 這就要回到電子電路的工作原理來說了 傳統電路主要靠電流來控制電路 電子電路則是靠電壓來控制 (這麼粗略的說法一定會被罵,但無法在三千字內說清楚就乾脆不說了,有興趣研究的可以...