47 五彩繽紛玩科學
  • 適合年齡/ 7歲以上
  • 所屬單位/ 臺北市立第一女子高級中學
  • 指導老師/ 
  • 類別/ 數學 物理 化學 生物 地科
  • 攤位位置/ G
  • 備註/ 

  • 次主題有六:

    物理科:就是那道光

    生物科:生物面面觀

    地球科學科:握在手心的天球

    數學科:柏拉圖的【夾想】多面體

    化學科1:酒精果凍DIY幻化繽紛七彩焰色

    化學科2:乙炔迷你響砲 

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     物理科:

    此科學展示是讓參觀者利用穿透式光柵觀察分子氣體的明線光譜,並觀察日光的連續光譜。藉此介紹光譜的原理,並展示光譜的種類。

    就是那道光! (氣體光譜體驗活動,含自製名片形光柵片) + 小遊戲(超級旋風砲)

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    生物科:

    單次演示時間:20分鐘(包含換場時間) ; 單次最大參觀人數:10人;

    1.生態學

    2.蛛形綱(解說)

    3.水生動物(解說)

    4.動物的窩-鳥巢、蜂巢、雞母蟲的窩(展示)

    5.生理學

    6.人體(解說)-呼吸運動模型(製作)

    7.自體免疫疾病(解說)

    8.病毒-以巴克球模擬病毒殼粒(製作)

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    地球科學科:

    天球是人們假想出來,用來了解天空星體運行方式的輔助工具。地球上的觀察者位於球心,星星位於天球殼面上。地平面上為可見的星空,而地平盤面以下的另一半球則為不可見的部分。隨著地球自轉,天球上的星星相對而言會逐漸轉到地平面以上,即為日出東方;逐漸轉動天球,星辰又會漸漸轉到地平面以下,即為日落西方。天上物換星移看起的軌跡,就如天球轉動時,球面星點所示。

    球中裝有水面,使得地平盤面與天球上天球南北極的夾角是可以調整的。由於地球是曲面,不同緯度所見的星空範圍與星星運行軌跡並不相同。透過調整地平盤面與天球北南極的相對位置,可以呈現不同緯度的星空。

    數學科:柏拉圖的【夾想】多面體;

    單次演示時間:30分鐘(包含換場時間) ; 單次最大參觀人數:16人

    希望再透過教學與教具操作的對照實驗中,將理論化為實作,期以加深加廣的補充教材,讓學生能對多面體的構造及思維有更多想法,進而重啟面對數學的好感與研究興致,讓師生共創「一堂」有感覺的數學課。

    透過物件的觀察以及引導手作設計下,期許增強學生在立體思維上架構,同時也藉由學生在一個一個物件的組合和安裝下,可以觀察到和思考到立體圖形的『直觀』。

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    化學科1:酒精果凍DIY幻化繽紛七彩焰色

    將醋酸鈣飽和溶液1 mL與工業酒精5 mL混合,兩個塑膠杯互倒溶液幾次,可觀察到液態酒精結成果凍狀。(實驗步驟細節可閱讀「參考資料:科展作品—芳香酒精帶著走」)

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    化學科2:乙炔迷你響砲

    將綠豆量的KI粉末加到盛裝於塑膠小槽內約八分滿的混合溶液中,此混合溶液包含5-10%雙氧水、0.05MNaOH及清潔劑(1:4)。觀察氧氣泡泡溢出小槽容器表面,形成牙膏擠出狀。另外,在乙炔製造瓶中以電石與水反應產生乙炔,再將乙炔氣體導入氧氣泡泡中,移走氣體導管,點火於肥皂泡上方,可觀察到乙炔燃燒的爆鳴聲,以及液滴濺散,頗具震撼力。

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    ● 所運用的原理和操作步驟

    物理科:

    光柵:光柵是週期性排列的刻痕或凹槽,當同調光源通過光柵,每一刻痕或凹槽可視為一點波源。這些點波源在遠處屏幕上互相干涉而形成明亮相間的光斑。此展示活動會贈送每位參觀者一片自製的光柵卡片,此卡片除了光柵的功能,亦附有簡易光干涉原理說明以及美麗圖案。

    光的干涉與繞射:利用影片說明水波與聲波的干涉與繞射現象,並以海更斯原理簡易說明干涉與繞射的運作機制。接著連結「光是電磁波」也會有干涉與繞射的現象。

    超級旋風砲:利用自旋角動量維持砲彈的準直性,擊中目標。完成任務者送光柵一片

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    生物科:

    呼吸運動模型

    原理:肺部不具肌肉,故無法自行收縮。因此,呼吸運動是由胸腔體積變化所引起的壓力變化所引發。

    步驟:

    1. 寶特瓶截半,保留上半部。

    2. 以切開的汽球罩住寶特瓶下方開口,以三秒膠和橡皮筋密封-密封的胸腔。

    3. 另一完整氣球塞入瓶內,並黏附於瓶口-肺。

    4. 將下方的氣球膜下拉、放回,瓶內的氣球便會跟著脹、縮-胸腔壓力變化引起肺部脹縮。


    病毒模型

    原理:病毒外殼乃是以殼粒蛋白為單體所組裝而成,今以磁力巴克球做為殼粒蛋白,組裝不同病毒的外殼。

    步驟:

    1. 確認要製作的病毒類型-長形、正多面體

    2. 計算每邊每面所需要的殼粒

    3. 先從端點開始拼裝(圖左上)

    4. 把端點拼裝成完整外殼(圖右下)


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    地球科學科:

    利用天球儀的製作原理,利用可調式水平面,模擬不同緯度恆星運動軌跡與地平面交角的關係。

     

    以上圖為例,若已知弧線圓心為天球北極,請嘗試找出天球正確的擺放位置,使得北方地平面與天球北極的相對位置如照片中所示。天球北極在北方地平面仰角24度左右。

    若擺放正確,此時參考天球中地平盤面,在維持水平面固定的情況下,將天球由東向西旋轉,球上星點所移動的軌跡,就會如照片中重複曝光呈現的影像。

     

    再試一次,試試看找出天球中地平盤面與天球南北極的擺放關係。

    緩面轉動天球時,使得天球上的星點能夠呈現出右圖照片中亮點拉出的軌跡線。

    猜猜看是哪個緯度所拍攝的星跡照片呢?

    成功挑戰三張本攤位的星跡照片,就能獲得精美天文照片書籤一套,加油!


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    數學科:

    多面體介紹:

    多面體中,若每一頂點所接皆為正多邊形,稱此多面體為正多面體。

    所有的正多面體有:正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體和正二十面體五種。

    柏拉圖是希臘非常有名的哲學家,但他並不是第一個發現這五種正多面體的第一人,很早的時候希臘人就知道這些多面體,但柏拉圖卻是第一個詳細研究並描述這五種多面體的人,他把這些描述皆詳盡的寫在他的書Timaeus之中,因此後人便稱這些正多面體為柏拉圖多面體;柏拉圖在書中並把這五種多面體賦予不同的意義,它們各自代表生命中的基本要素:

    正四面體代表“火”   正六面體代表“土”

    正八面體代表“空氣”   正十二面體代表“水”

    正二十面體代表“星座及天堂製造的東西” 


    實作體驗:

    第一實作課程

    利用前項活動對多面體的觀察,製作其中一個柏拉圖多面體,正十二面體。

    介紹長尾夾的構造,以及製作基本元件。


    利用三個長尾夾為一單位,做為一個頂點,並請學生思索,從前項活動整理的表格知道正十二面體共有20個頂點,所以可以推算共需要 =60個長尾夾。

     

    透過製作的過程中,可在複習正十二面體的每個面皆為正五邊形,因此接下來每五個單為元件開始做組裝。

     

    操作過後陸陸續續學生皆可完成其作品,並開始進行觀察。


    第二實作課程

    介紹長尾夾的構造,以及製作基本元件。


    利用二個長尾夾為一單位,但以耳朵交接處做為一個頂點,並請學生思索,從前項活動整理的表格知道正十二面體共有20個頂點,所以可以推算共需要 =60個長尾夾。

     

    透過製作的過程中,可在複習正十二面體的每個面皆為正五邊形,因此接下來每圍繞五個單位元件一層一層開始做組裝。


    操作過後陸陸續續學生皆可完成其作品,並開始進行觀察。

     

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    化學科1:酒精果凍DIY幻化繽紛七彩焰色

    1.在燒杯內加入 0.6 克的氫氧化鈣,再加入適量的水  

    2.加入酚酉太,使溶液呈粉紅色  

    3.漸漸滴入冰醋酸直到酚酉太褪色  

    4.將定量的酒精沖入溶液中  

    5.觀察並紀錄產生酒精凝膠狀態所需時間與其維持時間  

    6.取一小部分的凝膠,觀察其燃燒狀況  

    7.闖關者:能依關主指導進行實驗操作,得到酒精凍,並能回答科學問題。

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    化學科2:乙炔迷你響砲

    1.將綠豆量的KI粉末加到盛裝於塑膠小槽內約八分滿的混合溶液中,此混合溶液包含5-10%雙氧水、0.05MNaOH及清潔劑(1:4)。觀察氧氣泡泡溢出小槽容器表面,形成牙膏擠出狀。

    2.在乙炔製造瓶中以電石與水反應產生乙炔,再將乙炔氣體導入氧氣泡泡中,移走氣體導管,點火於肥皂泡上方,可觀察到乙炔燃燒的爆鳴聲,以及液滴濺散,頗具震撼力。

    3.實驗步驟細節可閱讀「參考資料:(1)科學月刊2010年2月-”「碳」為觀止-烴類燃燒反應與碳簇概述”。(2)全國「化學示範實驗創意教材有獎徵件」比賽作品(youtube)-”Magichem奈米碳粒尋蹤記”。」

    4.闖關者:能依關主指導進行實驗操作,聽到乙炔迷你響炮爆名聲,並能回答科學問題。

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    ●注意事項:

    各科細目如下:

    物理科:無

    生物科:無

    地球科學科:

    1.壓克力天球為易碎品,靜置時需放在穩定基座上,避免滾落摔破。

    2.使用時,留意中央珍珠板盤面的位置,地平盤面上南北方位須與南北地軸(天球南北極)對齊。

    數學科:操作過程需注意夾子夾手及割傷

    化學科1:

    1.為了降低實驗成本達一半以下,本案採工業酒精(紅色),由於含水量不確定,事先務必測試,並酌量加入一些95%無色酒精。

    2.利用酸鹼中合反應準備醋酸鈣飽和溶液的配方如下,Ca(OH)2粉末、水、99% CH3COOH三者質量比為5:40:8,恰可中和並達到飽和。使用前先將此溶液及微量殘留粉末搖一搖即可。(化學計量說明:1 mol Ca(OH)2為74克,2 mol CH3COOH為120克,兩者質量比為74:120=1:1.6)。

    化學科2:

    1.叮嚀:關主務必穿著實驗衣,被噴出液滴弄髒的衣服只要用肥皂清洗即可乾淨。闖關者須配戴護目鏡。


    ● 參考資料

    各科細目如下:

    物理科:高中選修物理上波動光學、高中基礎物理(二)B角動量

    生物科:高中生物

    地球科學科:

    1.本教具原創教師為新北市立中和高中地球科學科教師林立平老師,林老師為北一女中優秀的校友,感謝她對地球科學教育無私的付出與無限的創意。

    2.圖片來源:

       (1) 北一女中物理科李美英老師

       (2) http://i0.bbs.fd.zol-img.com.cn/t_s800x5000/g1/M0A/0B/09/Cg-4jlMKEcOIFAFSABEFyjs3pYcAAIuPAHwY2oAEQXi850.jpg

    數學科:101北一女中數學科校慶動態展吳銘祥老師與黃蕾而學生共同活動設計

    化學科1:

    1.科展作品中華民國第四十三屆中小學科學展覽會作品專輯高中組化學科

    2.芳香酒精帶著走--探討促凝劑對酒精凝膠之影響

    3.http://activity.ntsec.gov.tw/activity/race-1/43/pdf/e/040215.pdf

    化學科2:

    1.科學月刊2010年2月-”「碳」為觀止-烴類燃燒反應與碳簇概述”。

    2.全國「化學示範實驗創意教材有獎徵件」比賽作品(youtube)-”Magichem奈米碳粒尋蹤記”