破碎南瓜和反芻櫛瓜：給你的物理和化學課程的怪異實驗

Oct.18.2023

分類主題：研究報告適用範圍：物理、化學

當我們正式步入秋季，逐漸接近一年中最令人毛骨悚然的季節，現在正是為你的科學課程添加一點南瓜風味的完美時機。

我們將分享我們最喜愛的兩個季節性且令人毛骨悚然的數據收集實驗，以便在這個萬聖節季節與你的學生一同探索！

化學

嘔吐南瓜！

這個實驗是一種極具趣味性的、引人入勝的方式，可以引導學生參與關於化學動力學、催化分解以及放熱反應的討論！你可以在課堂上進行這個實驗示範，或者讓學生帶來雕刻好的南瓜進行個人或小組實驗。在實驗中應當戴上護目鏡和手套。

在這個活動中，我們將一小杯過氧化氫（H₂O₂），混合幾滴食用色素和洗碗液，放入一個雕刻好的南瓜燈中。然後，小心地將飽和的碘化鉀（KI）倒入這個溶液中，迅速將南瓜的“蓋子”蓋回去。當你看著南瓜燈戲劇性地反嘔出分解生成物時，會通過它的笑容或鬼臉“嘔吐”出肥皂泡沫！

過氧化氫會隨著時間分解成氧氣和水。在這個實驗中，學生將通過向溶液中引入催化劑（飽和碘化鉀）來加速分解過程。

增加食用色素和洗碗液會使效果更加明顯，因為分解生成的氧氣填充和擴張了肥皂泡沫，這樣南瓜燈就會噴射出更多物質。此外，使用Go Direct^® 溫度感應器，學生還可以追蹤溫度變化，進一步討論放熱反應。

鼓勵學生分享他們對實驗的預期。當過氧化氫分解成液體（水）和氣體（氧氣）時，他們是否預期溫度會改變？為什麼或為什麼不？他們認為我們為什麼要在溶液中加入洗碗液呢？

南瓜落下大挑戰！

物理主任 Fran Poodry 使用 Vernier Video Analysis 分析從 Vernier 科學教育大樓屋頂上摔下的南瓜的加速度。

這個活動是一種戲劇性的方式，用來探索地球表面附近的重力加速度，可以與你的物理學生一起進行。通過分析不同質量的南瓜下落的影片，他們將能夠比較下落過程中的不同數據集，並展開對質量和重力加速度之間關係的討論。

找到一個足夠高的結構，可以安全地將一些南瓜投放到平坦的表面上。設置一個已知長度且具有良好可見性的物體，以作為影片的尺度，並確保你的南瓜和雕刻好的南瓜燈具有在影片分析中可追蹤的清晰且對比鮮明的顏色點。錄製每個南瓜下落的影片，然後與你的學生一起在影片分析中檢查數據。

為確保學生獲得可用於分析的有用數據，應該將相機或手機設置遠離下落位置，並使用縮放功能接近動作。確保相機或手機保持穩定，不要跟蹤南瓜下落。

根據我們的眼睛和大腦協同工作來顯示運動物體，有時很難判斷下落物體是否正在加速。因此，通過這個影片分析練習，可以展示，儘管我們的大腦向我們展示了不同的情況，但下落物體確實是從慢開始，然後隨著下落距離增加而變得越來越快。

鼓勵學生對你正在收集的數據進行預測。未雕刻的南瓜是否會比雕刻過的南瓜下落得更快？它們是否會以一致的速度下落，還是速度會逐漸增加？

讓學生通過多種方式來測量地球表面的重力加速度是有價值的，以強調重力加速度的值 g = 9.8 米/秒² 會一再出現，不僅僅在一個實驗中，因此在地球表面附近的物體運動中具有重要意義。南瓜下落活動使用了 Vernier Video Analysis^® 方法。