浮沉子详细制作方法

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1、聽話的浮沉子設計者：蕭次融教授一.目的以簡單的器材製作浮沉子，體驗浮沉原理，探究浮沉的變因，進而操控浮沉子的浮沉次序。比賽誰最能操縱七個浮沉子依序沉浮。二.原理物體在水中的沉浮，遵從「浮沉原理」。當物體的重量（重力）大於浮力時，物體即下沉。反之，當物體在水中的浮力大於物體的重量時，物體即浮上來。物體在水中所得浮力的大小，就如同「阿基米得原理」所說：「一個物體在液體中得到的浮力等於其所排開的液體的重量」。如果能夠改變寶特瓶內浮沉子的重量，或其在水中的體積（浮力），就可以操縱浮沉子的浮沉。「帕斯卡原理」說：

2、「密閉流體的任一部分受壓，所受的壓力可以傳至流體的每一部分，大小不變」。因此，在裝滿水的密閉寶特瓶外的任一地方施壓，瓶內的浮沉子會感受到壓力。若浮沉子有小孔可讓水進出，則水會從小孔進入浮沉子內，增加重量而往下沉；若放鬆壓力，則被壓進浮沉子內的水就會流出來，浮沉子減輕重量而浮上來。因此改變小孔的大小，控制水從小孔進出的快慢，就可控制浮沉子增減重量的快慢。小孔的孔徑約在0.2~0.3mm時，最容易調慢浮沉子增減重量的速率。若浮沉子完全密閉，水不能進出浮沉子，就不能改變其重量，但若能改變其在水中的體積，即改變

3、其所得浮力，也可以操縱其浮沉。例如用塑膠滴管所製成的密閉浮沉子，因塑膠的軟硬不同，浮沉子受壓改變體積的程度不同，也可以因其在水中所得浮力改變的快慢，即可控制其沉浮次序。三.競賽方式競賽製作(一)製作說明浮沉玩偶（浮沉子）的種類很多，作法亦多。以下僅舉簡便的例子供作參考：～詳細內容，以初賽手冊為準～11.使用吸飲料用的吸管製作聽話的七個浮沉子(1)剪一段吸飲料用的透明吸管（5~6公分長），用打火機、酒精燈或蠟燭的火焰底部的外焰熱一熱（吸管靠近外焰，不需放進焰內），使吸管稍微熔化後用箝子夾緊，以封住管口

4、如圖一，或放在瓶蓋上，用打火機或剪刀等的邊緣壓扁管口，使其密封，如圖二。(2)在吸管內放入2~4支（視吸管的粗細與長短而定）的銅釘（不易生銹）後，用同樣的方式封住吸管另一頭的管口。封這一個管口時，要與先前封住的管口垂直，如圖三。然後在兩端均封了口的吸管上端寫一個號碼（例如圖三的上端寫一個2字），另一端用另一支銅釘扎一小孔，如圖三中吸管的下端有一小孔。(3)同上述製作步驟的1與2，總共製作7個浮沉子（不一定要用透明吸管）。在7個浮沉子的上端兩面都寫下編號1~7。2.觀察浮沉子的沉浮(1)將製作好的浮沉子，

5、放入茶杯內的水中（注意看浮沉子的末端，有一個小孔的要朝下），用手指壓扁浮沉子的中腹部位後，在水中放開手指，浮沉子就會吸進一點水。第二次封口小孔第一次封口圖一：使用箝子製作浮沉子圖二：打火機壓扁(封住)圖三：吸管的兩次封口管口互相垂直(2)要細心調整浮沉子內的水量，當手指放開後，浮沉子必須只浮出水面一點點如圖四，如果不是這樣就要重覆步驟1。(3)調整好的浮沉子放入寶特瓶（瓶內裝水9.5分滿），蓋緊瓶蓋後，用手掌輕壓瓶子，浮沉子是否會沉下瓶底？放鬆壓力，浮～詳細內容，以初賽手冊為準～2沉子是否會浮上來？若不

6、是，就必須取出浮沉子，重新在杯子調整浮沉子內的水量，可能只差一滴或半滴水，再放入茶杯內，看看其浮沉情況適當後，才可放入瓶內再試。(4)若成功了，就注意觀察浮沉子在沉浮的過程中，浮沉子內的水面是否上升或下降，其水面高低相差如何？圖五：操控浮沉子的方式圖四：浮沉子的頂端，只露出水面一點點3.操控浮沉子依序沉浮(1)將編號1與2的浮沉子，同前述步驟1~3的方法調整，放入寶特瓶內，當手掌壓寶特瓶時，是否1號會先下沉，之後2號才開始下沉？放鬆手壓時，2號會先於1號浮上來。(2)同樣方法調整浮沉子3號後，放入寶特瓶

7、內，試一試3個浮沉子是否會依序下沉，並依序浮上來。若成功了，就用同樣的方法調節4~7號的浮沉子，在茶杯內調整其浮沉程度適當後，才放入寶特瓶內，試試其是否依序沉浮，以挑戰聽話的七個浮沉子如圖五。4.使用點滴吸管(1)取點滴吸管（塑膠製，容量1mL）數支。以油性色筆分別寫號碼。(2)將吸管的細長部分剪掉，只留約0.8公分，如圖六(A)。(3)從點滴吸管頭部靠近細管的地方插入銅釘（不易生銹）3~5支如圖六(B)，即成「浮沉子」。(4)將浮沉子置於杯內的水中，試其浮沉的程度，用手指在水中輕壓浮沉子，當手指一鬆，

8、水即進入浮沉子，增加其質量。取出～詳細內容，以初賽手冊為準～3浮沉子，輕壓，水即滴出，浮沉子減重。如此反覆，調整浮沉子的沉浮程度，使其只冒出水面一點點即可，如圖六(C)，即成可變重量的浮沉子。(5)若在吸管口插入一支銅釘，封閉管口，或採用下述6的方法，用打火機加熱封口，而以別針在吸管頭戳一小孔（孔徑約0.2~0.3mm）如圖六(D)，然後如同步驟4調整浮沉子的沉浮程度，就可由小孔的大小，控制水進出小孔的速率，進而控制浮沉子的沉浮次序。(6)