Transcript 諸百琪獨立研究

浮沉在科學遊戲與化學實驗之間
中華民國94年11月7日
(一)、到底需要多大的壓力才能使浮沉子
下沉呢? 如何將手握的力”量化”？
(二)、可否將一般只是用來玩的浮沉子，
結合化學反應？以進一步來印證課
本上對化學反應速率的論述！
(一)、並探討如何量化浮沉子的行為（利
用物體重力、氣體壓力）。
(二)、嘗試將浮沉子與氣體生成實驗結合
。
(三)、進一步更分析不同變因對反應速率
的影響，印證課本上對化學反應速
率的論述！
由
浮
沉
子
演
示
實
驗
反進產利
應一生用
速步的化
率更氣學
分體反
析，應
(
(
(
(
二一
：：
雙單
瓶瓶
式式
四三二一
：：：：
反不不接
應同同觸
溫種濃面
度類度積
)
)
)
)
二一
：：
氣物
體體
的的
壓重
力力
實浮
驗沉
的子
結與
合氣
體
生
成
( )
( )
製
作
並
選
用
浮
沉
子
( )
( )
資
料
收
集
與
試
做
做
出
浮
沉
子
子如
的何
行量
為化
浮
沉
實
驗
結
果
分
析
與
討
論
第一步：作出浮沉子
開放式浮沉子↑
封閉式浮沉子↑
第二步：如何量化浮沉子的行為
1 置水中↑
4 可變重浮沉子↑
2 針筒吸水↑
3 浮沉子注水↑
主題(一)：利用物體的重力
目的：利用物體的重量代替手施壓
結果：量化不易且費時
物體實驗裝置方式↑
由石頭增加負荷↑
主題(二)：利用氣體的壓力
目的：利用氣體的壓力代替手施壓
1250ml
寶特瓶
塑膠管
浮沉子
三叉管
計壓器
打氣筒
氣體實驗裝置介紹↑
氣體實驗裝置進行方式↑
氣體壓力實驗結果：
浮沉子
ㄅ
ㄆ
ㄇ
ㄈ
第一次
壓力(kg/cm2)
0.15
0.25
0.32
0.5
第二次
壓力(kg/cm2)
0.13
0.24
0.34
0.48
第三次
壓力(kg/cm2)
0.14
0.24
0.33
0.48
第四次
壓力(kg/cm2)
0.14
0.24
0.33
0.48
平均
壓力(kg/cm2)
0.14
0.24
0.33
0.49
由表中知壓力相差不大，適合作實驗的量化。
第三步：浮沉子與氣體生成實驗的結合
主題(一)：
單瓶式反應裝置
浮沉子
結果：鎂帶與稀
鹽酸反應生成氫
氣，使瓶子內的
壓力變大，促使
浮沉子下沉。
鎂
單瓶式反應裝置↑
帶
改良式：仍不利於資料的獲得
浮沉子C
1、將滴管之細管部
分剪至一公分處。
2、由開口處剪出兩
個相對的長方形。
3、用鐵絲將反應物
綁於長方形上。
改良式反應裝置↑
主題(二)：
雙瓶式反應裝置
管 子
浮沉子
600ml
保特瓶
1250ml
保特瓶
鎂帶
雙瓶式反應裝置↑
鎂與硫酸反應圖
結果：
壓力
(kg/cm 2 )
壓力(kg/cm2)
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
50
100
150
200
時間(秒)
時間(秒)
雙瓶式鎂與硫酸反應的時間-壓力圖↑
第四步：利用化學反應產生氣體
進一步分析反應速率
主題(一)：
定溫下，反
應物接觸面
積大小對反
應速率的影
響
接觸面積對反應速率之影響
2
壓力
(kg/cm )
壓力(kg/cm2)
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
2000
4000
6000
8000
時間(秒)
鋅粒
鋅粉
時間(秒)
接觸面積對反應速率的影響圖↑
主題(二)：定溫下，不同濃度硫酸對反應速
率的影響
不同溫度對反應速率之影響
壓力(kg/cm 2 )
壓力(kg/cm2)
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
50
100
150
200
250
300
350
時間(秒)
時間(秒)
0.5M
1M
2M
不同濃度硫酸對反應速率的影響圖↑
主題(三)：定溫下，不同種類的酸液對反應
速率的影響
不同酸對反應速率之影響
2
壓力(kg/cm )
壓力(kg/cm2)
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
200
400
600
800
1000
1200
時間(秒)
時間(秒)
硫酸
鹽酸
醋酸
不同酸對反應速率的影響圖↑
主題(四)：探討反應溫度對反應速率的影響
溫度對反應速率之影響
壓力
(kg/cm 2 )
壓力(kg/cm2)
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
50
100
150
200
250
時間(秒)
時間(秒)
0℃
30℃
40℃
不同溫度對反應速率的影響圖↑
(一)、操控浮沉子的技巧
1.下沉
2.上升
(二)、影響浮沉子浮沉的條件
1.容器內預留空氣體積 2.浮沉子內部空間
(三)、研究過程中遇到的困難與解決方法
1.儀器部分 2.實驗部分 3.報告製作
(四)本獨立研究中最有義意的部分
(五)研究甘苦談
(一)藉物體重力量化浮沉子的行為不佳
改變氣體氣壓的方法佳
(二)單瓶式裝置中不利於得到數據
雙瓶式反應裝置易得實驗數據
(三)接觸面積大反應快
越濃的酸反應快
強酸 反應快
溫度高反應快
一、書籍部份
1鄭英耀（民93年1月）。高雄市國中資優教育專輯第六輯
－92學年度國中學生獨立研究作品集。高市政府教育局。
2蕭駿宇（民88）。細說國中教學講義理化科1。台北市：
建宏。
3蕭次融、羅芳晁、房漢彬、施建輝（民88）。動手玩科
學。台北市：上誼。
二、網路資源
浮沉玩偶（民94年4月9日）。埤頭國中94學年度學習成長
營活動。民94年4月9日，取自：http://www.ptjh.chc
.edu.tw/94school/9404act/science.htm