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创新与发展是新时期青少年肩负的历史使命。
广大科技教育工作者围绕未成年人的科学素质的提升,进行了不懈地努力和探索。我们汨罗市青少年科技辅导员协会开展了每年一次的青少年科技创新节、科普宣传周、爱鸟日、爱蛙日和广场科普文艺晚会等众多的科技教育、传播与普及活动,这对提升青少年的科学素质产生了深刻的影响。
在我国,未成年的科学素质水平普遍偏低,思想情感意识可塑性大。笔者认为,提高未成年人的科学素质要从科技教育入手,而把探究身边的科学作为科技教育的切入点,可以收到事半功倍的效果。
下面仅介绍几则有关鸡蛋的物理现象和实验供大家参考。
1.脚踩鸡蛋实验:
我们常常看到杂技团表演“轻功”,表演者身轻如燕,手舞足蹈一番之后,吹口气就轻轻地站在事先安放好的几个鸡蛋上,甚至还做起金鸡独立动作来,下地后检查鸡蛋完好无损。
分析:鸡蛋外壳是呈椭圆形状的。从力学结构来看是相当牢固的(不信的话,你可把鸡蛋放人自己的手掌心,用力均匀地抓握鸡蛋试一试,看看你自己有多大的力气,能否握碎鸡蛋?)。
表演者一般把鸡蛋的大头朝下安放,将其1/3嵌放在凹形泡木中,当表演者穿着弹性较好的胶鞋轻轻站到蛋上去时,与鞋底的接触面积达到鸡蛋表面积的30%以上。一个50克的鸡蛋外壳表面积约为90cm2。表演者的鞋底与一个鸡蛋的接触面积就可达30 cm2以上,只要每只脚能踩上2~3个鸡蛋,就有了足够大的受力面积,有了这样大的受力面积,压强自然就会减小到可以让蛋壳承受的范围内了。
只要设计恰当,这个“轻功”实际上人人都可以表演。
2.锅中捞蛋实验:
把刚煮熟的蛋从锅内捞起来,直接用手拿时,虽然较烫,但还可以忍受。过一会儿,当蛋壳上的水膜干了后,感到比刚捞上时更烫了。
分析:因为刚捞上来的蛋壳上附着一层水膜,开始时,水膜蒸发吸热,使蛋壳的温度下降,所以并不觉得很烫。经过一段时间,水膜蒸发完毕,由蛋内部传递出的热量使蛋壳的温度重新升高,所以感到更烫手。
3.熟蛋剥壳实验:
把煮熟捞起的蛋立刻浸入冷水中,待完全冷却后,再捞起剥壳非常顺手。
分析:首先,蛋刚浸入冷水中,蛋壳直接遇冷收缩,而蛋白温度下降不大,收缩较小,这时主要表现为蛋壳在收缩。其次,由于不同物质热胀冷缩性质的差异性,当整个蛋壳完全冷却时,组织疏松的蛋白收缩率比蛋壳大,收缩程度更明显,造成蛋白蛋壳相互脱离,剥蛋壳就更方便了。
4.瓶子“吞”熟蛋实验:
选一只口径略小于鸡蛋的瓶子,在瓶底垫上一层沙子。先点燃一团酒精棉投入瓶内,接着把一只煮熟的去壳鸡蛋小头端朝下堵住瓶口。火焰熄灭后,蛋被瓶子缓缓“吞”入瓶肚中。
分析:酒精棉燃烧使瓶内气体受热膨胀,部分气体被排出。当蛋堵住瓶口,火焰熄灭后,瓶内气体由于温度下降,压强变小,低于瓶外的大气压。在大气压作用下,有一定弹性的鸡蛋被压入瓶内。
5.熟蛋沉浮实验:
把一只煮熟去壳的鸡蛋浸没在装有清水的大口径玻璃杯中。松开手后,发现鸡蛋缓缓沉入杯底。捞出鸡蛋往清水中加入食盐,调制成浓度较高的盐溶液。再把鸡蛋浸没在盐溶液中,松开手后,鸡蛋却缓缓上浮。
分析:物体浮沉情况取决于所受的重力和浮力的大小。浸没在液体中的物体体积就是它所排开液体的体积,根据阿基米德原理可知,物体密度与液体密度的大小关系可以对应表示重力与浮力的大小关系。因为蛋的密度略微比清水的密度大,当蛋浸入清水中时,所受重力大于浮力,所以蛋将下沉;当浸没在盐水中时,由于盐水密度比蛋的密度大,所受的重力小于浮力,所以蛋将上浮。
这个实验在学到物体的沉浮条件时可以作为演示实验,也可布置作业让学生回去自己做。
6.旋转鸡蛋鉴别生熟实验:
选用外形相似的生鸡蛋、熟鸡蛋各一只,放在水平桌面上。用相同的力使它们在原处旋转。能迅速旋转的是熟鸡蛋,缓慢旋转几圈就停止的是生鸡蛋。
分析:生鸡蛋的壳内是液状的蛋清,外力作用在蛋壳上旋转时,蛋清由于惯性,继续保持静止状态,则它与蛋壳间存在磨擦阻力作用,使整个蛋只能缓慢转动。而熟鸡蛋内蛋清已凝固成蛋白,在外力作用旋转时,整个蛋就能迅速转动。
青少年在获得这个经验后,自然对科学知识产生了一定兴趣,知道科学知识可以为他们解决生活中的一些实际问题。
7.蛋壳“不倒翁”实验:
选用一只生鸡蛋,在小头一端开个孔并清除干净壳内的蛋清蛋黄。沿小孔滑入一块重物。以蛋壳的大头端为底部,扶好蛋壳。点燃一只蜡烛,滴入烛油,把重物封存在蛋壳底部。烛油大约封存至整个蛋壳高度的四分之一即可。把制好的蛋壳推倒后,蛋壳能自动立起,制成一个“不倒翁”。
分析:在空蛋壳的底端封存的重物和烛油,使整个蛋体的重心移近蛋壳的底部,重心越低,稳定性越好。当蛋壳倾斜,偏离平衡位置时,使蛋体的重心升高。因为蛋壳底端是球形的,在蛋体的自身重力作用下,蛋体又恢复到原来的平衡位置上。这个小实验具有一定的知识性与娱乐性,做成之后还可当作艺术品。
8.腌制咸蛋实验:
外壳完好的蛋埋入食盐中腌制一段时间,可以制成一只咸蛋。虽然蛋壳仍然完好,但连内部的蛋黄都变成了。
分析:因为物质的分子间存在间隙,而且分子不停地做无规则活动,所以食盐分子扩散到蛋黄中,使蛋黄也变咸。这个小实验虽然简单,但如果青少年能第一次品尝到自己的劳动成果还是蛮快乐的。
以上只就“鸡蛋问题”进行了探究。
事实上,我们在生活中还会经常遇到一些迷惑不解的问题,如山村中在夏天夜晚看到的“鬼火”——黄磷、白磷的自燃现象,气功与特异功能等生物现象,特别是UFO飞碟之迷都是青少年最关心、最想了解的事物。
只有带领未成年人运用已经学到的科学文化知识去探究身边的科学,去揭开生活中的奥妙和神密面纱,为未成年人提供更多参与科普活动的机会,开展多种形式的科普活动和社会实践,才能使未成年人的科学素养得到全面提高。
广大科技教育工作者围绕未成年人的科学素质的提升,进行了不懈地努力和探索。我们汨罗市青少年科技辅导员协会开展了每年一次的青少年科技创新节、科普宣传周、爱鸟日、爱蛙日和广场科普文艺晚会等众多的科技教育、传播与普及活动,这对提升青少年的科学素质产生了深刻的影响。
在我国,未成年的科学素质水平普遍偏低,思想情感意识可塑性大。笔者认为,提高未成年人的科学素质要从科技教育入手,而把探究身边的科学作为科技教育的切入点,可以收到事半功倍的效果。
下面仅介绍几则有关鸡蛋的物理现象和实验供大家参考。
1.脚踩鸡蛋实验:
我们常常看到杂技团表演“轻功”,表演者身轻如燕,手舞足蹈一番之后,吹口气就轻轻地站在事先安放好的几个鸡蛋上,甚至还做起金鸡独立动作来,下地后检查鸡蛋完好无损。
分析:鸡蛋外壳是呈椭圆形状的。从力学结构来看是相当牢固的(不信的话,你可把鸡蛋放人自己的手掌心,用力均匀地抓握鸡蛋试一试,看看你自己有多大的力气,能否握碎鸡蛋?)。
表演者一般把鸡蛋的大头朝下安放,将其1/3嵌放在凹形泡木中,当表演者穿着弹性较好的胶鞋轻轻站到蛋上去时,与鞋底的接触面积达到鸡蛋表面积的30%以上。一个50克的鸡蛋外壳表面积约为90cm2。表演者的鞋底与一个鸡蛋的接触面积就可达30 cm2以上,只要每只脚能踩上2~3个鸡蛋,就有了足够大的受力面积,有了这样大的受力面积,压强自然就会减小到可以让蛋壳承受的范围内了。
只要设计恰当,这个“轻功”实际上人人都可以表演。
2.锅中捞蛋实验:
把刚煮熟的蛋从锅内捞起来,直接用手拿时,虽然较烫,但还可以忍受。过一会儿,当蛋壳上的水膜干了后,感到比刚捞上时更烫了。
分析:因为刚捞上来的蛋壳上附着一层水膜,开始时,水膜蒸发吸热,使蛋壳的温度下降,所以并不觉得很烫。经过一段时间,水膜蒸发完毕,由蛋内部传递出的热量使蛋壳的温度重新升高,所以感到更烫手。
3.熟蛋剥壳实验:
把煮熟捞起的蛋立刻浸入冷水中,待完全冷却后,再捞起剥壳非常顺手。
分析:首先,蛋刚浸入冷水中,蛋壳直接遇冷收缩,而蛋白温度下降不大,收缩较小,这时主要表现为蛋壳在收缩。其次,由于不同物质热胀冷缩性质的差异性,当整个蛋壳完全冷却时,组织疏松的蛋白收缩率比蛋壳大,收缩程度更明显,造成蛋白蛋壳相互脱离,剥蛋壳就更方便了。
4.瓶子“吞”熟蛋实验:
选一只口径略小于鸡蛋的瓶子,在瓶底垫上一层沙子。先点燃一团酒精棉投入瓶内,接着把一只煮熟的去壳鸡蛋小头端朝下堵住瓶口。火焰熄灭后,蛋被瓶子缓缓“吞”入瓶肚中。
分析:酒精棉燃烧使瓶内气体受热膨胀,部分气体被排出。当蛋堵住瓶口,火焰熄灭后,瓶内气体由于温度下降,压强变小,低于瓶外的大气压。在大气压作用下,有一定弹性的鸡蛋被压入瓶内。
5.熟蛋沉浮实验:
把一只煮熟去壳的鸡蛋浸没在装有清水的大口径玻璃杯中。松开手后,发现鸡蛋缓缓沉入杯底。捞出鸡蛋往清水中加入食盐,调制成浓度较高的盐溶液。再把鸡蛋浸没在盐溶液中,松开手后,鸡蛋却缓缓上浮。
分析:物体浮沉情况取决于所受的重力和浮力的大小。浸没在液体中的物体体积就是它所排开液体的体积,根据阿基米德原理可知,物体密度与液体密度的大小关系可以对应表示重力与浮力的大小关系。因为蛋的密度略微比清水的密度大,当蛋浸入清水中时,所受重力大于浮力,所以蛋将下沉;当浸没在盐水中时,由于盐水密度比蛋的密度大,所受的重力小于浮力,所以蛋将上浮。
这个实验在学到物体的沉浮条件时可以作为演示实验,也可布置作业让学生回去自己做。
6.旋转鸡蛋鉴别生熟实验:
选用外形相似的生鸡蛋、熟鸡蛋各一只,放在水平桌面上。用相同的力使它们在原处旋转。能迅速旋转的是熟鸡蛋,缓慢旋转几圈就停止的是生鸡蛋。
分析:生鸡蛋的壳内是液状的蛋清,外力作用在蛋壳上旋转时,蛋清由于惯性,继续保持静止状态,则它与蛋壳间存在磨擦阻力作用,使整个蛋只能缓慢转动。而熟鸡蛋内蛋清已凝固成蛋白,在外力作用旋转时,整个蛋就能迅速转动。
青少年在获得这个经验后,自然对科学知识产生了一定兴趣,知道科学知识可以为他们解决生活中的一些实际问题。
7.蛋壳“不倒翁”实验:
选用一只生鸡蛋,在小头一端开个孔并清除干净壳内的蛋清蛋黄。沿小孔滑入一块重物。以蛋壳的大头端为底部,扶好蛋壳。点燃一只蜡烛,滴入烛油,把重物封存在蛋壳底部。烛油大约封存至整个蛋壳高度的四分之一即可。把制好的蛋壳推倒后,蛋壳能自动立起,制成一个“不倒翁”。
分析:在空蛋壳的底端封存的重物和烛油,使整个蛋体的重心移近蛋壳的底部,重心越低,稳定性越好。当蛋壳倾斜,偏离平衡位置时,使蛋体的重心升高。因为蛋壳底端是球形的,在蛋体的自身重力作用下,蛋体又恢复到原来的平衡位置上。这个小实验具有一定的知识性与娱乐性,做成之后还可当作艺术品。
8.腌制咸蛋实验:
外壳完好的蛋埋入食盐中腌制一段时间,可以制成一只咸蛋。虽然蛋壳仍然完好,但连内部的蛋黄都变成了。
分析:因为物质的分子间存在间隙,而且分子不停地做无规则活动,所以食盐分子扩散到蛋黄中,使蛋黄也变咸。这个小实验虽然简单,但如果青少年能第一次品尝到自己的劳动成果还是蛮快乐的。
以上只就“鸡蛋问题”进行了探究。
事实上,我们在生活中还会经常遇到一些迷惑不解的问题,如山村中在夏天夜晚看到的“鬼火”——黄磷、白磷的自燃现象,气功与特异功能等生物现象,特别是UFO飞碟之迷都是青少年最关心、最想了解的事物。
只有带领未成年人运用已经学到的科学文化知识去探究身边的科学,去揭开生活中的奥妙和神密面纱,为未成年人提供更多参与科普活动的机会,开展多种形式的科普活动和社会实践,才能使未成年人的科学素养得到全面提高。