新 北 市 103 學 年 度 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 科 別 : 物 理 組 別 : 國 小 作 品 名 稱 :" 膨 了 一 聲 飛 出 了 糖 之 濃 不 濃 差 很 大 關 鍵 詞 : 膨 糖 糖 水 溶 液 編 號 :
摘 要 我 們 一 開 始 參 加 科 展 就 以 能 食 用 為 目 的, 之 前 在 課 餘 時 間 曾 做 過 一 次 膨 糖, 覺 得 好 吃 又 新 奇, 決 定 以 膨 糖 為 主 題, 進 行 相 關 研 究 實 驗 過 程 中, 我 們 發 現 要 成 功 做 出 膨 糖 和 糖 水 有 很 大 的 關 係, 所 以 我 們 決 定 要 深 入 研 究 糖 水 的 特 性, 我 們 利 用 自 製 攪 拌 器 調 製 出 不 同 濃 度 的 糖 水, 並 探 討 糖 水 的 濃 稠 度 漸 層 滲 透 度 折 射, 進 而 發 現 攪 拌 過 後 的 糖 水, 產 生 的 氣 泡 有 凝 聚 與 消 散 現 象 壹 研 究 動 機 我 們 參 加 科 展 最 初 想 法 是 想 做 出 好 吃 的 膨 糖, 因 為 自 然 老 師 曾 教 我 們 做 過 膨 糖, 膨 糖 既 可 以 當 成 實 驗 主 題, 做 完 又 可 以 吃, 所 以 我 們 選 擇 膨 糖 當 題 目 實 驗 過 程 中, 我 們 辛 苦 的 調 製 多 杯 濃 度 不 一 的 糖 水 來 進 行 實 驗 比 較 ; 又 突 然 聯 想 到, 之 前 喝 雞 湯 時, 看 到 一 層 油 浮 在 湯 上 面 的 分 隔 情 形, 所 以 想 到 不 同 濃 度 的 糖 水 是 否 也 會 有 這 情 形 ; 還 有 全 聯 洗 髮 精 廣 告 是 用 滑 道 來 呈 現 濃 度 不 同 的 洗 髮 精 流 速, 那 不 同 濃 度 糖 水 是 否 也 會 有 上 面 情 形 呢? 中 年 級 學 過 滲 透 和 折 射, 所 以 想 出 不 同 濃 度 糖 水 滲 透 和 折 射 的 實 驗 在 調 製 不 同 濃 度 糖 水 過 程 中, 發 現 其 中 一 杯 有 明 顯 的 氣 泡 凝 聚 呈 現 尖 角 現 象, 所 以 衍 生 出 探 討 不 同 濃 度 糖 水 的 氣 泡 凝 聚 消 散 實 驗 我 們 實 驗 靈 感 是 從 曾 經 學 過 的 東 西 實 驗 中 的 新 發 現 日 常 生 活 中 而 來 的 作 品 與 教 材 相 關 性 : 1. 自 然 與 生 活 科 技 五 下 第 四 單 元 - 水 溶 液 ( 翰 林 版 ) 2. 自 然 與 生 活 科 技 五 上 第 四 單 元 - 空 氣 與 燃 燒 ( 翰 林 版 ) 3. 自 然 與 生 活 科 技 四 下 第 三 單 元 - 水 的 奇 妙 現 象 ( 翰 林 版 ) 4. 自 然 與 生 活 科 技 四 下 第 四 單 元 - 光 的 世 界 ( 翰 林 版 ) 5. 自 然 與 生 活 科 技 三 上 第 四 單 元 - 溶 解 ( 翰 林 版 ) 貳 研 究 目 的 一 製 作 出 好 吃 可 口 大 又 圓 香 噴 噴 的 膨 糖 二 調 配 出 不 同 濃 度 的 糖 水 並 比 較 其 中 的 差 異, 比 例 如 下 說 明 ( 糖 gw : 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 水 gw 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 三 了 解 不 同 濃 度 糖 水 的 滲 透 作 用 四 比 較 不 同 濃 度 糖 水 的 漸 層 情 形 五 藉 由 不 同 濃 度 糖 水 的 流 速 知 道 糖 水 濃 稠 度 的 差 異 六 比 較 不 同 濃 度 糖 水 的 折 射 情 形 七 比 較 並 觀 察 不 同 濃 度 糖 水 的 氣 泡 凝 聚 與 消 散 的 情 形 ) 1
參 實 驗 設 計 實 驗 一 : 製 作 好 吃 可 口 大 又 圓 香 噴 噴 的 膨 糖 ( 一 ). 研 究 動 機 : 想 參 加 科 展, 但 是 做 了 其 他 的 東 西 又 不 能 吃, 做 完 之 後 得 不 到 犒 賞, 於 是 絞 盡 腦 汁 想 到 了 一 個 簡 單 好 吃 又 可 以 拿 來 做 科 展 的 膨 糖, 也 是 以 前 老 師 在 課 餘 時 間 教 我 們 做 過 的 點 心 ( 二 ). 研 究 目 的 : 製 作 出 好 吃 可 口 大 又 圓 香 噴 噴 的 膨 糖 ( 三 ). 研 究 設 備 與 器 材 : 臺 糖 貳 號 砂 糖 筷 子 湯 匙 小 蘇 打 粉 酒 精 燈 濾 油 篩 電 子 秤 三 腳 架 鋁 箔 紙 注 射 筒 濕 抹 布 ( 四 ). 研 究 過 程 或 方 法 : 1. 用 電 子 秤 量 取 要 用 的 糖 放 進 湯 匙 備 用 2. 以 注 射 筒 量 取 要 用 的 開 水 至 湯 匙 裡 3. 將 些 許 小 蘇 打 粉 放 到 濾 油 篩 上 面 備 用 4. 在 桌 面 鋪 好 鋁 箔 紙, 備 好 酒 精 燈 三 腳 架 濕 抹 布 5. 點 燃 酒 精 燈, 將 湯 匙 架 在 三 腳 架 上 面 加 熱 6. 加 熱 過 程 中 不 斷 攪 拌 糖 水, 直 到 有 牽 絲 的 的 現 象, 加 入 小 蘇 打 粉 後 離 火 ( 五 ). 研 究 結 果 : 次 數 糖 : 水 (g:ml) 過 程 1 20:10 (4:2) 份 量 過 多, 煮 到 一 半 就 滴 很 多 出 來 了 在 湯 匙 上 面 看 不 到 水, 所 以 又 加 了 1ml 的 水, 這 2 15:5 (6:2) 回 膨 脹 不 大, 但 仍 可 以 吃 這 回 在 加 了 小 蘇 打 粉 後 持 續 攪 拌, 再 用 濕 抹 布 冷 3 10:4 (5:2) 卻, 再 加 熱, 膨 脹 的 不 是 很 好 看 4 10:4 (5:2) 這 回 我 們 用 圓 湯 匙, 膨 得 好 看 好 吃 ( 六 ). 討 論 : 1. 為 什 麼 第 2 次 做 的 膨 不 大? 可 能 是 因 為 我 們 技 術 不 太 純 熟, 無 法 掌 握 好 每 一 個 環 節 2. 為 什 麼 要 快 速 攪 拌? 我 們 知 道 小 蘇 打 粉 加 熱 後 會 產 生 很 多 的 二 氧 化 碳 氣 體, 藉 由 這 氣 體 讓 糖 漿 膨 脹 起 來, 膨 糖 上 面 留 下 許 多 氣 孔 就 是 二 氧 化 碳 帶 起 來 的 痕 跡, 所 以 快 速 攪 拌 是 因 為 要 讓 糖 漿 能 夠 膨 脹 得 均 勻 又 完 整 3. 為 什 麼 要 用 圓 湯 匙? 我 們 試 過 橢 圓 形 跟 圓 形 湯 匙, 發 現 圓 形 湯 匙 膨 脹 的 成 功 機 率 比 較 高, 於 是 決 定 用 圓 形 湯 匙 4. 我 們 不 斷 的 改 變 糖 水 比 例, 為 了 就 是 想 要 找 到 最 佳 的 比 例, 從 網 路 上 面 得 到 的 資 料, 再 加 上 我 們 嘗 試 過 很 多 次 的 結 果, 我 們 決 定 用 5:2 的 作 為 我 們 的 基 底 5. 蒐 集 資 料 與 分 享 : 我 們 上 網 找 尋 膨 糖 製 作 相 關 資 料, 發 現 嘉 義 市 第 二 十 六 屆 科 展 中 的 一 篇 作 品 糖, 懷 孕 了!? 及 科 學 小 玩 意 ~ 動 手 做 椪 糖 ( 如 文 獻 參 考 ), 有 詳 盡 的 製 作 說 明 及 變 因 操 控, 讓 我 們 後 來 製 作 膨 糖 時 順 利 許 多 ( 七 ). 結 論 : 想 要 做 出 我 們 理 想 中 的 膨 糖 似 乎 沒 有 那 麼 容 易, 糖 水 比 例 加 熱 時 間 掌 握 牽 絲 情 形 小 蘇 打 粉 的 量 掌 控 攪 拌 時 間 與 速 度 冷 卻 與 加 熱 酒 精 燈 的 火 侯 大 小 等 都 會 影 響 實 驗 結 果, 我 們 嘗 試 了 很 多 次, 經 歷 了 無 數 次 失 敗 後 的 成 功, 再 加 上 上 網 查 詢 了 資 料 的 結 果, 我 們 發 現, 只 要 技 術 純 熟, 就 可 以 做 出 理 想 中 的 膨 糖 然 而 對 於 糖 水 比 例 的 部 分, 是 我 們 比 較 感 到 好 奇 的, 於 是 我 們 展 開 了 一 系 列 研 究 糖 水 的 實 驗 2
( 八 ). 照 片 記 錄 : 1. 量 取 水 的 體 積 2. 計 時 3. 固 定 酒 精 燈 芯 的 高 度 4. 架 好 加 熱 裝 置 5. 將 準 備 的 糖 水 開 始 加 熱 6. 製 作 好 的 成 品 (1) 7. 製 作 好 的 成 品 [ 正 面 ](2) 8. 製 作 好 的 成 品 [ 背 面 ](2) 3
9. 製 作 好 的 成 品 [ 正 面 ](3) 10. 製 作 好 的 成 品 [ 背 面 ](3) 11. 製 作 好 的 成 品 [ 正 面 ](4) 12. 製 作 好 的 成 品 [ 背 面 ](4) 4
實 驗 二 : 調 配 不 同 濃 度 的 糖 水 ( 一 ). 研 究 動 機 : 在 製 作 膨 糖 的 實 驗 中, 我 們 找 出 糖 水 比 例 5:2 最 適 合 作 為 我 們 理 想 中 的 結 果, 但 不 同 比 例 的 糖 水, 究 竟 會 有 怎 樣 變 化 呢? 激 起 我 們 研 究 不 同 濃 度 糖 水 的 好 奇 心 ( 二 ). 研 究 目 的 : 調 配 出 不 同 濃 度 的 糖 水 並 比 較 其 中 的 差 異, 比 例 如 下 說 明 ( 糖 gw : 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 ) 水 gw 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ( 三 ). 研 究 設 備 與 器 材 : 臺 糖 貳 號 砂 糖 11 個 500c.c 的 燒 杯 攪 拌 棒 碼 表 電 子 秤 標 籤 紙 ( 四 ). 研 究 過 程 或 方 法 : 1. 用 電 子 秤 量 取 15g 的 糖 2. 量 取 100g 的 水 ( 室 溫 下 的 飲 用 水 ) 加 入 燒 杯 中 3. 標 籤 紙 寫 好 說 明 貼 在 燒 杯 上 4. 將 糖 放 入 燒 杯 裡, 秤 重 5. 攪 拌 至 完 全 溶 解 後, 記 錄 時 間 與 觀 察 6. 重 複 以 上 步 驟, 依 序 增 加 15g 的 糖, 共 作 10 杯 不 同 濃 度 的 糖 水, 與 一 杯 不 加 糖 的 水 作 為 對 照 ( 五 ). 研 究 結 果 : 1. 數 據 記 錄 如 下 表 說 明 : 杯 項 目 重 量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 糖 (gw) 0.00 15.00 30.00 45.00 60.00 75.00 90.00 105.00 120.00 135.00 150.00 水 (32.8 ) (gw) 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 燒 杯 ( 有 標 籤 ) (gw) 135.74 162.11 170.72 123.95 127.09 161.75 123.73 169.34 157.94 151.15 153.29 糖 + 水 + 燒 杯 ( 未 反 應 前 ) (gw) 235.74 277.11 300.72 268.95 287.09 336.75 325.73 374.34 377.94 386.15 403.29 糖 + 水 + 燒 杯 ( 完 全 攪 拌 ) (gw) 235.74 276.46 300.22 268.48 286.58 336.25 325.12 371.06 376.11 385.87 402.74 攪 拌 前 後 差 別 (gw) 0.00-0.65-0.50-0.47-0.51-0.50-0.61-3.28-1.83-0.28-0.55 顏 色 色 差 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 時 間 ( 攪 拌 完 全 ) 分 ' 秒 '' 2'00'' 3'10'' 5'10'' 17'30'' 10'10'' 30'00 10'06'' 10'49'' 10'49'' 15'00'' 滲 透 公 分 10.00 8.30 6.70 5.50 5.20 4.00 3.80 3.85 2.90 2.50 2.40 5
2. 不 同 濃 度 的 糖 水 與 攪 拌 時 間 的 關 係 圖 : 攪 拌 完 全 所 需 要 的 時 間 ( 分. 秒 ) 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 0.00 2.00 3.10 5.10 17.30 10.10 30.00 10.06 10.49 10.49 15.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 不 同 濃 度 的 糖 水 杯 數 ( 低 高 ) ( 六 ). 討 論 : 1. 一 開 始 糖 的 量 並 不 多, 很 好 攪 拌, 很 快 就 達 到 完 全 溶 解, 但 隨 著 糖 的 量 愈 來 愈 多, 攪 拌 時 間 跟 著 拉 長, 我 們 的 手 也 很 痠, 於 是 我 們 想 到 了 用 馬 達 製 作 一 個 快 速 攪 拌 棒 2. 馬 達 攪 拌 棒 : (1). 器 材 : 馬 達 鐵 絲 開 關 導 線 電 池 盒 三 腳 架 膠 帶 (2). 馬 達 轉 速 :6000 rpm (3). 攪 拌 棒 形 狀 :U 型 3. 為 什 麼 第 7 杯 的 攪 拌 時 間 特 久? 我 們 發 現 攪 拌 的 馬 達 使 用 過 久, 攪 拌 速 度 開 始 變 慢 了, 導 致 完 全 溶 解 時 間 拉 長 4. 如 何 精 確 量 取 100g 的 水? 我 們 以 滴 管 做 最 後 的 精 確 度 校 正 5. 糖 水 反 應 前 後 重 量 的 差 別? 我 們 原 本 推 想, 攪 拌 前 後 糖 水 的 重 量 應 該 不 會 有 所 差 別, 但 表 格 裡 的 重 量 卻 出 現 了 變 化, 我 們 仔 細 觀 察 了 一 下, 發 現 是 因 為 攪 拌 過 程 中, 水 會 溢 出 燒 杯, 且 水 也 會 蒸 發 再 加 上 標 籤 紙 的 重 量 等 都 會 影 響 重 量 上 的 變 化 6. 標 籤 紙 的 重 量? 我 們 應 該 事 先 寫 好 說 明, 貼 上 燒 杯 後 秤 重, 這 樣 才 可 以 減 少 標 籤 紙 造 成 重 量 上 造 成 的 誤 差 7. 燒 杯 從 1~11, 顏 色 看 起 來 愈 來 愈 深, 感 覺 愈 來 愈 濃 稠, 攪 拌 棒 的 攪 拌 速 度 也 愈 來 愈 慢, 所 花 時 間 愈 來 愈 久 8. 意 外 的 發 現 : 我 們 攪 拌 完 第 9 杯 糖 水 後, 意 外 發 現 在 靜 置 過 後 的 糖 水, 表 面 形 成 一 個 類 似 雪 花 的 形 狀, 引 起 我 們 極 大 的 好 奇 心, 展 開 實 驗 七 做 研 究 ( 七 ). 結 論 : 1. 我 們 自 製 的 攪 拌 棒 解 決 了 攪 拌 過 久 產 生 疲 倦 的 問 題, 也 可 以 讓 糖 溶 解 的 比 較 均 勻 2. 隨 著 糖 溶 解 的 愈 多, 糖 水 的 顏 色 愈 來 愈 深, 糖 水 也 愈 來 愈 濃 稠 3. 攪 拌 完 後 的 糖 水, 靜 置 一 段 時 間 之 後 會 出 現 雪 花 的 形 狀 6
( 八 ). 照 片 記 錄 : 1. 秤 量 空 燒 杯 的 重 量 2. 讀 取 重 量 3. 秤 量 空 燒 杯 + 水 的 重 量 4. 讀 取 重 量 5. 測 量 水 溫 6. 調 配 好 的 糖 水 7. 自 製 攪 拌 器 攪 拌 糖 水 中 (1) 8. 自 製 攪 拌 器 攪 拌 糖 水 中 (2) 7
9. 調 配 好 的 糖 水 (1) 10. 調 配 好 的 糖 水 (2) 11. 調 配 好 的 糖 水 (3) 12. 調 配 好 的 糖 水 (4) 13. 調 配 好 的 糖 水 (5) 14. 調 配 好 的 糖 水 (6) 15. 調 配 好 的 糖 水 (7) 16. 調 配 好 的 糖 水 (8) 8
17. 調 配 好 的 糖 水 (9) 18. 調 配 好 的 糖 水 (0) 20. 調 配 好 的 糖 水 ( 全 1) 21. 調 配 好 的 糖 水 ( 全 2) 22. 調 配 好 的 糖 水 ( 全 1)[ 第 二 次 ] 23. 調 配 好 的 糖 水 ( 全 2)[ 第 二 次 ] 24. 意 外 發 現 (1) 25. 意 外 發 現 (2) 9
實 驗 三 : 不 同 濃 度 糖 水 的 滲 透 作 用 ( 一 ). 研 究 動 機 : 四 年 級 學 過 的 毛 細 現 象 讓 我 們 知 道 水 會 滲 透 到 宣 紙 上, 那 不 同 濃 度 糖 水 的 滲 透 情 形 會 不 一 樣 嗎? 於 是 我 們 展 開 研 究 ( 二 ). 研 究 目 的 : 了 解 不 同 濃 度 糖 水 的 滲 透 作 用 ( 三 ). 研 究 設 備 與 器 材 : 11 杯 不 同 濃 度 的 糖 水 長 26cm 寬 1.5cm 的 宣 紙 11 條 11 夾 子 碼 表 尺 架 子 剪 刀 ( 四 ). 研 究 過 程 或 方 法 : 1. 分 別 裝 取 50c.c. 不 同 濃 度 的 糖 水 到 100ml 的 小 燒 杯 中, 備 用 2. 將 宣 紙 裁 切 成 11 條 長 寬 皆 為 26x1.5 cm 的 相 同 大 小 3. 用 夾 子 將 宣 紙 固 定 在 架 子 上, 讓 尾 端 同 時 浸 泡 在 糖 水 溶 液 中 4. 經 過 一 段 時 間 後, 觀 察 滲 透 高 度 並 測 量 記 錄 ( 五 ). 研 究 結 果 : 1. 表 格 如 下 說 明 : 杯 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 糖 (g) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 水 (g) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 滲 透 (cm) 10.0 8.3 6.7 5.5 5.2 4.0 3.8 3.85 2.9 2.5 2.4 2. 不 同 濃 度 的 糖 水 與 宣 紙 吸 水 高 度 的 關 係 圖 : 宣 紙 吸 水 的 長 度 (cm) 12.00 10.00 8.00 6.00 10.00 8.30 6.70 5.50 5.20 4.00 4.00 3.80 3.85 2.90 2.50 2.40 2.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 不 同 濃 度 的 糖 水 杯 數 ( 低 高 ) 10
( 六 ). 討 論 : 1. 為 什 麼 濃 度 愈 高, 水 的 滲 透 作 用 愈 來 愈 差? 因 為 糖 溶 解 愈 多, 溶 液 愈 來 愈 濃 稠, 水 較 難 滲 透 到 宣 紙 上 2. 為 什 麼 8 號 杯 較 7 號 杯 滲 透 高 度 較 高? 可 能 因 為 8 號 杯 宣 紙 夾 得 太 低, 或 是 宣 紙 黏 到 量 杯 壁, 致 使 數 據 出 現 誤 差 ( 七 ). 結 論 : 濃 度 愈 高 的 糖 水, 滲 透 作 用 愈 差 ; 濃 度 愈 低 的 糖 水, 滲 透 作 用 愈 好 ( 八 ). 照 片 記 錄 : 1. 將 宣 紙 固 定 在 支 撐 架 上 (1) 2. 將 宣 紙 固 定 在 支 撐 架 上 (1) 3. 滲 透 作 用 進 行 中 (1) 4. 滲 透 作 用 進 行 中 (2) 5. 一 段 時 間 後, 同 時 移 開 宣 紙 (1) 6. 一 段 時 間 後, 同 時 移 開 宣 紙 (2) 11
實 驗 四 : 不 同 濃 度 糖 水 的 漸 層 情 形 ( 一 ). 研 究 動 機 : 有 一 次 在 喝 熱 湯 的 時 候, 我 看 見 湯 的 上 面 浮 了 一 層 油, 三 年 級 學 過 溶 解 的 概 念, 知 道 油 水 不 能 互 相 溶 解, 所 以 可 以 看 見 油 水 分 隔 的 情 形, 但 為 什 麼 油 會 浮 在 上 面 呢? 在 與 組 員 老 師 討 論 之 後, 才 知 道 油 的 密 度 比 較 小, 所 以 可 以 浮 在 水 面 上, 於 是 我 很 好 奇, 那 麼 不 同 濃 度 的 糖 水 會 不 會 也 有 這 樣 的 情 況 呢? ( 二 ). 研 究 目 的 : 比 較 不 同 濃 度 糖 水 的 漸 層 情 形 ( 三 ). 研 究 設 備 與 器 材 : 試 管 不 同 濃 度 10 杯 糖 水 油 性 筆 尺 棉 線 10 支 滴 管 ( 四 ). 研 究 過 程 或 方 法 : 1. 先 用 尺 在 兩 支 試 管 上 梁 出 4 個 2cm 並 用 油 性 筆 跟 棉 線 作 記 號 2. 使 用 10 支 滴 管 分 別 吸 取 不 同 濃 度 的 糖 水 3. 把 10 8 6 4 2 號 滴 管 裡 的 糖 水, 依 序 加 入 第 1 支 試 管 裡 4. 把 11 9 7 5 3 號 滴 管 裡 的 糖 水, 依 序 加 入 第 2 支 試 管 裡 5. 觀 察 並 紀 錄 ( 五 ). 研 究 結 果 : 1. 發 現 2 號 糖 水 跟 4 號 糖 水 混 在 一 起 2. 其 他 號 碼 糖 水 出 現 明 顯 的 漸 層 現 象 ( 六 ). 討 論 : 3. 為 什 麼 2 號 糖 水 跟 4 號 糖 水 會 混 在 一 起? 因 為 我 們 滴 糖 水 時, 滴 速 太 快, 所 以 混 在 一 起 4. 為 什 麼 不 同 濃 度 糖 水 的 漸 層 差 異 不 是 很 明 顯? 我 推 想 可 以 把 糖 水 濃 度 的 距 離 拉 大, 就 可 以 看 出 漸 層 的 差 異 5. 把 加 入 糖 水 的 順 序 反 過 來 會 有 什 麼 情 形? 糖 水 會 全 部 混 一 起, 因 為 試 管 底 層 糖 水 濃 度 小, 所 以 不 能 承 受 濃 度 大 的 糖 水, 才 會 混 一 起 ( 七 ). 結 論 : 濃 度 大 的 糖 水 在 下 面, 濃 度 小 的 糖 水 在 上 面, 才 有 明 顯 的 分 層, 跟 油 水 有 類 似 的 性 質 ( 油 浮 在 水 面 上 ) 12
( 八 ). 照 片 記 錄 : 1. 分 層 情 形 (1)[2 4 6 8 10] 2. 分 層 情 形 (2)[2 4 6 8 10] 3. 分 層 情 形 (1)[3 5 7 9 11] 4. 分 層 情 形 (2)[3 5 7 9 11] 13
實 驗 五 : 不 同 濃 度 糖 水 的 濃 稠 度 ( 一 ). 研 究 動 機 : 在 洗 燒 杯 裡 的 糖 水 時, 發 現 不 同 濃 度 的 糖 水 流 下 來 的 速 度 會 不 一 樣 ; 又 想 到 全 聯 電 視 廣 告 裡 為 了 不 同 價 位 洗 髮 精 濃 稠 度 的 實 驗, 所 以 也 決 定 來 做 做 看 ( 二 ). 研 究 目 的 : 藉 由 不 同 濃 度 糖 水 的 流 速 比 較 糖 水 濃 稠 度 的 差 異 ( 三 ). 研 究 設 備 與 器 材 : 小 黑 板 珍 珠 板 30c.c 量 杯 碼 表 量 角 器 直 尺 相 機 ( 四 ). 研 究 過 程 或 方 法 : 1. 把 珍 珠 板 裁 切 並 做 成 跑 道 的 形 狀, 將 其 固 定 在 小 黑 板 上 2. 製 作 好 傾 倒 架 3. 分 別 把 1~11 號 杯 的 糖 水 量 10c.c, 再 各 別 裝 到 30c.c 的 量 杯 裡 4. 在 傾 倒 的 時 候, 按 下 碼 表 計 時 5. 觀 察 並 紀 錄 ( 五 ). 研 究 結 果 : 1. 表 格 如 下 說 明 : 杯 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 糖 (g) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 水 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 (g) 流 速 最 快 快 有 點 快 稍 快 微 快 中 微 慢 稍 慢 ( 六 ). 討 論 : 1. 第 一 次 實 驗, 因 為 流 速 太 快, 碼 表 來 不 及 計 時 因 此, 我 們 決 定 多 做 兩 次 實 驗 2. 發 現 流 速 與 角 度 有 關, 所 以 我 們 把 小 黑 板 的 角 度 調 低, 範 圍 從 有 點 慢 慢 最 慢 45 O 30 O 15 O 10 O 3. 在 兩 次 實 驗 時, 觀 察 者 看 到 3 號 是 流 速 最 快 的, 與 我 們 當 初 的 推 測 有 差 異 所 以 在 實 驗 後, 我 們 以 慢 速 播 放 影 片, 再 做 確 認 4. 原 本 打 算 以 紙 箱 來 支 撐 珍 珠 板, 但 是 容 易 滑 掉, 又 不 容 易 測 量 角 度 所 以 我 們 改 用 可 旋 轉 式 小 黑 板 當 支 撐 體 14
5. 糖 水 跑 道 畫 面 記 錄 如 下 表 所 示 : 1. 喊 倒 糖 2. 再 按 22 次 鈕 到 達 第 一 道 3. 再 按 1 次 鈕 到 達 第 二 道 4. 再 按 1 次 鈕 到 達 第 三 道 5. 再 按 4 次 鈕 到 達 第 四 道 6. 再 按 2 次 鈕 到 達 第 五 道 15
7. 再 按 4 次 鈕 到 達 第 六 道 8. 再 按 56 次 鈕 到 達 第 七 道 9. 再 按 57 次 鈕 到 達 第 八 道 10. 再 按 61 次 鈕 到 達 第 九 道 11. 再 按 95 次 鈕 到 達 第 十 道 12. 再 按 196 次 鈕 到 達 第 十 一 道 ( 七 ). 結 論 : 濃 度 越 高 的 糖 水, 流 速 越 慢 ; 濃 度 較 低 的 糖 水, 流 速 較 快 16
實 驗 六 : 不 同 濃 度 糖 水 的 折 射 情 形 ( 一 ). 研 究 動 機 : 有 一 次 我 上 游 泳 課 的 時 候, 發 現 站 在 水 裡 同 學 的 腳 變 短 了, 經 過 老 師 的 說 明 才 知 道 是 游 泳 池 中 的 水 把 光 線 折 射 了, 所 以 想 試 試 看 不 同 濃 度 的 糖 水 會 不 會 把 光 線 折 射 ( 二 ). 研 究 目 的 : 比 較 不 同 濃 度 糖 水 的 折 射 情 形 ( 三 ). 研 究 設 備 與 器 材 : 11 杯 不 同 濃 度 的 糖 水 容 器 ( 四 邊 形 低 筒 狀 四 邊 形 高 筒 狀 三 邊 形 ) 吸 管 雷 射 筆 氣 球 支 撐 棒 量 角 器 相 機 電 腦 ( 四 ). 研 究 過 程 或 方 法 : 1. 調 配 好 10 杯 不 同 濃 度 的 糖 水 2. 分 別 將 氣 球 支 撐 架 放 進 燒 杯 中 3. 調 整 支 撐 棒 於 燒 杯 尖 口 處, 讓 他 們 都 朝 同 一 個 方 向 4. 以 量 角 器 固 定 在 相 同 位 置, 拍 照 紀 錄 觀 察 5. 用 電 腦 PPT 畫 圖 比 對 照 片, 利 用 線 條 角 度 的 差 異, 記 錄 結 果 ( 五 ). 研 究 結 果 : 1. 我 們 發 現 每 一 杯 糖 水, 支 撐 棒 在 水 面 下 的 位 置 都 不 一 樣, 如 ( 八 ) 所 示 2. 不 同 糖 水 濃 度 與 線 條 偏 移 角 度 的 表 格 記 錄 : 電 腦 PPT 畫 圖 比 對 結 果 燒 杯 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 濃 度 清 水 15% 30% 45% 60% 75% 90% 105% 120% 135% 150% 原 角 度 ( 度 ) 80 78 82 82 81 82 83 82 82 83 83 後 來 角 度 ( 度 ) 90 87 90 88 87 88 89 87 87 87 87 偏 移 角 度 ( 度 ) 10 9 8 6 6 6 6 5 5 4 4 3. 不 同 糖 水 濃 度 與 路 徑 偏 移 的 折 線 圖 : 線 條 偏 移 角 度 ( 度 ) 12 10 8 6 4 2 10 9 8 6 6 6 6 5 5 4 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 不 同 濃 度 的 糖 水 杯 數 ( 低 高 ) 17
( 六 ). 討 論 : 1. 吸 管 支 撐 棒 雷 射 光? 我 們 測 試 了 粗 細 不 同 的 吸 管, 發 現 細 吸 管 折 射 出 來 的 角 度 差 異 較 大, 我 們 還 發 現 用 雷 射 光 測 量 折 射 角 度 準 備 工 程 很 複 雜, 故 決 定 採 用 細 的 氣 球 支 撐 棒 吸 管 2. 為 什 麼 要 用 電 腦 PPT 畫 圖 比 對? 因 為 用 量 角 器 很 難 量 出 實 際 的 大 小, 所 以 我 們 採 用 拍 照 方 式, 再 用 電 腦 PPT 畫 線 條, 比 對 線 條 偏 移 的 角 度, 這 樣 可 以 比 較 清 楚 看 出 偏 移 情 形 3. 為 什 麼 每 一 杯 偏 移 的 都 不 一 樣? 我 們 用 試 了 很 多 方 法, 改 變 裝 糖 水 的 杯 子 形 狀 ( 燒 杯 方 形 三 角 形 ) 改 變 測 量 角 度 的 方 式, 雖 然 我 們 用 電 腦 PPT 有 比 對 出 結 果, 但 發 現 差 距 並 不 明 顯, 所 以 我 們 上 網 查 資 料, 找 尋 糖 水 濃 度 與 折 射 的 關 係, 發 現 國 中 科 展 的 一 篇 研 究 親 愛 的 我 把 角 度 變 小 了! ( 如 文 獻 參 考 ), 得 知 糖 水 濃 度 差 距 要 大 一 點, 會 比 較 容 易 比 對 出 折 射 情 形 ( 七 ). 結 論 : 濃 度 愈 大, 支 撐 棒 偏 移 角 度 愈 小, 折 射 角 度 愈 小 ( 八 ). 照 片 記 錄 : 1. 清 水 折 射 情 形 2. 濃 度 15% 糖 水 的 折 射 情 形 3. 濃 度 30 % 糖 水 的 折 射 情 形 4. 濃 度 45 % 糖 水 的 折 射 情 形 5. 濃 度 60 % 糖 水 的 折 射 情 形 6. 濃 度 75 % 糖 水 的 折 射 情 形 18
7. 濃 度 90 % 糖 水 的 折 射 情 形 8. 濃 度 105 % 糖 水 的 折 射 情 形 9. 濃 度 120 % 糖 水 的 折 射 情 形 10. 濃 度 135 % 糖 水 的 折 射 情 形 11. 濃 度 150 % 糖 水 的 折 射 情 形 12. 全 部 糖 水 的 折 射 情 形 19
實 驗 七 : 比 較 不 同 濃 度 糖 水 的 氣 泡 凝 聚 與 消 散 情 形 ( 一 ). 研 究 動 機 : 因 為 我 們 調 配 糖 水 的 過 程 中, 意 外 發 現 某 一 杯 糖 水 調 配 完 成 後, 出 現 氣 泡 凝 聚 的 現 象, 於 是 我 們 想 進 一 步 研 究 看 看 ( 二 ). 研 究 目 的 : 比 較 並 觀 察 不 同 濃 度 糖 水 的 氣 泡 凝 聚 與 消 散 的 情 形 ( 三 ). 研 究 設 備 與 器 材 : 攪 拌 器 標 籤 紙 計 時 器 相 機 手 機 ipad 電 腦 碼 表 5 杯 不 同 濃 度 的 糖 水 ( 3-30% 5-60% 7-90% 9-120% 11-150%) ( 四 ). 研 究 過 程 或 方 法 : 1. 用 攪 拌 器 攪 拌 糖 水 並 計 時 到 完 全 溶 解 2. 靜 置 糖 水 溶 液 並 用 相 機 和 碼 表 記 錄 氣 泡 從 出 現 凝 聚 到 消 散 為 止 3. 觀 察 並 記 錄 4. 用 電 腦 比 對 最 佳 畫 面 並 記 錄 下 來 ( 五 ). 研 究 結 果 : 1. 照 片 記 錄 如 ( 八 ). 所 示 2. 隨 著 糖 水 濃 度 愈 高, 氣 泡 聚 集 與 消 散 的 時 間 有 所 不 同 3. 氣 泡 凝 聚 與 消 散 的 記 錄 表 : 燒 杯 3 5 7 9 11 濃 度 30 % 60 % 90 % 120 % 150 % 尖 角 個 數 2 6 13 18 13 氣 泡 凝 聚 時 間 ( 秒 ) 31 39 55 98 410 氣 泡 消 散 時 間 ( 秒 ) 144 332 452 1424 1800 4. 氣 泡 凝 聚 與 消 散 的 折 線 圖 : 靜 置 秒 數 (s) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0-50 -100 氣 泡 凝 聚 時 間 折 線 圖 31 39 30% 60% 90% 120% 150% 55 98 410 不 同 濃 度 的 糖 水 杯 數 ( 低 高 ) 20
靜 置 秒 數 (s) 2000 1500 1000 氣 泡 消 散 折 時 間 線 圖 1424 1800 500 0-500 452 332 144 30% 60% 90% 120% 150% 不 同 濃 度 的 糖 水 杯 數 ( 低 高 ) ( 六 ). 討 論 : 1. 我 們 發 現, 手 動 攪 拌 的 方 式 無 法 看 見 氣 泡 圖 案, 以 馬 達 製 作 的 攪 拌 器 可 發 現 最 佳 畫 面, 所 以 才 決 定 使 用 馬 達 作 為 攪 拌 器 2. 因 為 很 難 單 獨 拍 照 記 錄 氣 泡 圖 案 形 成 時 的 最 佳 畫 面, 所 以 我 們 決 定 採 用 錄 影 模 式, 再 用 電 腦 比 對 擷 取 最 佳 畫 面 來 記 錄 這 個 過 程 3. 一 開 始 沒 有 考 慮 到 錄 影 時 間 需 要 這 麼 久, 所 以 我 們 只 用 手 拿 相 機 手 機 或 ipad 錄 影, 但 隨 著 濃 度 增 加 時, 錄 影 的 時 間 耗 費 愈 久, 於 是 我 們 利 用 簡 單 的 支 撐 架 作 為 我 們 的 依 靠 點, 讓 手 不 會 那 麼 酸 4. 為 了 讓 時 間 更 精 準 測 量, 我 們 在 燒 杯 旁 邊 放 置 了 碼 表, 作 為 計 時 的 工 具 5. 一 開 始 發 現 氣 泡 凝 聚 與 消 散 的 現 象 時, 我 們 感 到 非 常 新 奇, 不 知 道 是 什 麼 原 因, 感 覺 像 是 洗 澡 時 在 洗 手 臺 中 產 生 的 氣 泡 一 樣, 若 同 一 方 向 攪 拌, 也 會 有 類 似 的 圖 案 出 現, 後 來, 我 們 上 網 查 學 資 料, 推 測 應 該 是 表 面 張 力 的 關 係, 但 礙 於 若 要 研 究 表 面 張 力, 會 耗 費 大 量 時 間, 所 以 我 們 只 從 照 片 記 錄 來 呈 現 這 過 程, 以 後 若 有 機 會, 我 們 希 望 能 夠 繼 續 研 究 其 中 的 原 理 6. 我 們 發 現, 糖 水 濃 度 愈 大 時, 氣 泡 凝 聚 與 消 散 最 佳 畫 面 所 需 時 間 會 愈 久 7. 從 表 格 裡 可 以 發 現, 尖 角 的 個 數 並 沒 有 隨 著 糖 水 濃 度 愈 高 而 規 律 變 多, 應 該 是 在 靜 置 的 過 程 當 中, 我 們 不 小 心 晃 動 到 桌 面, 讓 產 生 的 氣 泡 又 消 失 造 成 的 情 況 ( 七 ). 結 論 : 1. 濃 度 愈 大, 比 較 容 易 出 現 氣 泡 凝 聚 的 現 象 氣 泡 凝 聚 與 消 散 的 時 間 愈 久 氣 泡 凝 聚 後 出 現 的 角 也 愈 多 2. 如 果 要 產 生 最 佳 畫 面 ( 尖 角 個 數 最 多 且 平 均 分 配 氣 泡 中 心 沒 有 破 洞 ), 應 該 要 完 全 靜 置, 盡 量 減 少 晃 動 的 情 形 21
( 八 ). 照 片 記 錄 : 1. 糖 水 濃 度 30% 的 氣 泡 凝 聚 時, 靜 置 31 秒 出 現 2 個 角 2. 糖 水 濃 度 30% 的 氣 泡 消 散 時, 靜 置 2 分 24 秒 尖 角 全 消 失 3. 糖 水 濃 度 60% 的 氣 泡 凝 聚 時 靜 置 39 秒 出 現 6 個 角 4. 糖 水 濃 度 60% 的 氣 泡 消 散 時 靜 置 5 分 32 秒 尖 角 全 消 失 5. 糖 水 濃 度 90% 的 氣 泡 凝 聚 時 靜 置 55 秒 出 現 13 個 角 6. 糖 水 濃 度 90% 的 氣 泡 消 散 時 靜 置 7 分 32 秒 尖 角 全 消 失 22
7. 糖 水 濃 度 120% 的 氣 泡 凝 聚 時 靜 置 1 分 38 秒 出 現 18 個 角 8. 糖 水 濃 度 120% 的 氣 泡 消 散 時 靜 置 23 分 44 秒 尖 角 全 消 失 9. 糖 水 濃 度 150% 的 氣 泡 凝 聚 時 靜 置 6 分 50 秒 出 現 13 個 角 10. 糖 水 濃 度 150% 的 氣 泡 消 散 時 靜 置 30 分 鐘 還 剩 6 個 角 未 消 失 23
肆 結 論 一. 實 驗 結 論 : 1. 糖 水 比 例 加 熱 時 間 掌 握 牽 絲 情 形 小 蘇 打 粉 的 量 掌 控 攪 拌 時 間 與 速 度 冷 卻 與 加 熱 酒 精 燈 的 火 侯 大 小 都 會 影 響 膨 糖 膨 脹 度 2. 自 製 電 動 攪 拌 棒 解 決 了 手 動 攪 拌 過 久 產 生 疲 倦 攪 拌 速 度 和 方 向 不 一 的 問 題 3. 砂 糖 量 溶 解 愈 多, 糖 水 顏 色 愈 變 愈 深, 糖 水 也 愈 濃 稠 4. 濃 度 越 高 的 糖 水, 滲 透 作 用 愈 差 ; 濃 度 越 低 的 糖 水, 滲 透 作 用 愈 好 5. 濃 度 越 高 的 糖 水 在 下 層, 濃 度 越 小 的 糖 水 在 上 層, 才 會 呈 現 明 顯 的 分 層 6. 濃 度 越 高 的 糖 水, 流 速 越 慢 ; 濃 度 越 低 的 糖 水, 流 速 越 快 7. 濃 度 越 高 的 糖 水, 支 撐 棒 偏 移 角 度 越 小, 折 射 角 度 愈 小 8. 濃 度 越 高 的 糖 水, 比 較 容 易 出 現 氣 泡 凝 聚 的 現 象 氣 泡 凝 聚 與 消 散 的 時 間 愈 久 氣 泡 凝 聚 後 出 現 的 角 也 愈 多 9. 如 果 要 產 生 最 佳 畫 面 ( 尖 角 個 數 最 多 且 平 均 分 配 氣 泡 中 心 沒 有 破 洞 ), 應 該 要 完 全 靜 置, 盡 量 減 少 晃 動 的 情 形 二. 心 得 : 1. 組 員 A: 這 次 的 科 展, 我 們 的 膨 糖 雖 然 很 好 吃 很 甜, 但 是 膨 糖 的 製 作 非 常 困 難 艱 辛, 憑 藉 著 意 志 力 突 破 這 一 關 在 糖 水 一 系 列 實 驗 中, 量 秤 水 和 糖 的 份 量, 攪 拌 的 過 程, 花 了 很 多 時 間, 包 含 好 幾 天 放 學 時 間 在 實 驗 過 程 中 發 現 了 奇 怪 的 現 象, 增 添 了 很 多 意 料 外 實 驗, 覺 得 很 煩 但 是 我 們 還 是 努 力 趕 工, 想 快 點 完 成 期 間, 老 師 們 給 我 們 幫 助 鼓 勵, 犧 牲 許 多 寶 貴 時 間 陪 伴 我 們, 感 謝 老 師 們 2. 組 員 B: 當 開 始 參 加 科 展 的 時 候, 連 科 展 是 什 麼 都 不 知 道, 只 是 對 科 展 充 滿 了 好 奇 心, 所 以 決 定 要 嘗 試 看 看 科 展 是 什 麼 在 實 驗 過 程 中, 雖 然 會 遇 到 許 多 困 難 及 問 題, 但 是 我 們 一 路 都 可 以 過 關 斬 將, 解 決 問 題, 雖 然 最 後 還 是 因 為 時 間 的 關 係, 有 一 個 實 驗 來 不 及 做 完, 但 還 是 希 望 可 以 通 過 初 審 3. 組 員 C: 這 次 的 科 展, 我 們 做 了 很 多 實 驗, 但 是 在 過 程 中, 我 們 碰 到 了 很 多 的 困 難, 當 然 我 們 也 很 努 力 突 破 困 難, 而 且 在 科 展 中 也 學 到 許 多 科 學 知 識, 我 還 學 到 了 怎 麼 把 事 情 做 到 最 好, 因 為 我 以 前 常 會 虎 頭 蛇 尾, 所 以 我 覺 得 參 加 科 展 可 以 讓 自 己 提 升 能 力 如 果 以 後 有 科 展 比 賽, 我 一 定 要 參 加 伍 參 考 資 料 及 其 他 一 嘉 義 市 第 二 十 六 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 糖, 懷 孕 了 二 網 路 資 料 : 科 學 小 玩 意 ~ 動 手 做 椪 糖 http://zfang.tc.edu.tw/682.html 三 金 門 縣 金 沙 國 中 科 展 作 品 說 明 書 親 愛 的 我 把 角 度 變 小 了! 四 翰 林 出 版,2014, 水 溶 液 國 民 小 學 自 然 與 生 活 科 技 5 下 五 翰 林 出 版,2014, 空 氣 與 燃 燒 國 民 小 學 自 然 與 生 活 科 技 5 上 六 翰 林 出 版,2014, 水 的 奇 妙 現 象 國 民 小 學 自 然 與 生 活 科 技 4 下 七 翰 林 出 版,2014, 光 的 世 界 國 民 小 學 自 然 與 生 活 科 技 4 下 八 翰 林 出 版,2014, 溶 解 國 民 小 學 自 然 與 生 活 科 技 3 上 24