3年级科学小实验水蒸气(三年级科学水和水蒸气实验)

 

电动牙刷要从充电接口洗干净，充电前要擦干身体。不洗澡的时候用电动牙刷和不用手机是一样的。

不少妈妈都有留言说，现在越来越重视科学，有没有什么课程或者课内的拓展。我还真有！More妹这学期升三年级，我看了下她的科学课教材，发现第一单元的知识点，我们在家完全可以带娃玩呢。

More妈整理了15个拓展小实验，不但匹配课内，和之后初中的物理知识点也有联系。小学生或者学龄前的小朋友都可以在家自行尝试。小学阶段科学重在探索、观察和动手实验，千万别把科学硬生生学成了政治。分享给需要的亲娘们~

01水去哪了？

水是生命之源，那么关于水，小朋友了解多少呢？

实验过程：

1.先准备一些常温水，和两个透明杯子。最好选用带刻度的杯子，或者在杯身上做个记号。

2.把两个杯子里倒入同样多的水，一个水杯用保鲜膜和胶布等材料密封，一个敞口不盖盖子。

3.几个小时后我们再来看，会发现敞口没有密封的杯子，水少了一些，但是我们并没有发现有水流出来，或者有东西从杯子里跑出来啊！怎么回事呢？

实验原理：

因为消失的这部分水，变成水蒸气从杯子里飞走了——水变成水蒸气的过程，就叫蒸发。

我们肉眼没有发现任何东西从杯子里出来，是因为水蒸气是一种无色无味的、像空气一样的气体。

只要在没有密封的情况下，水在任何时候，即使结冰的情况下都会变成水蒸气。

注意：从液态变为气态叫作蒸发，从固态变为气态叫作升华。

02谁跑的更快？

这个实验所需要的工具以及操作方法，和上面的相同，唯一的区别是把敞口杯中换成热开水（准备热水的过程最好由家长操作）。

同样是一个杯子杯口密封，一个敞口不盖盖子。经过和实验一相同的时间，小朋友会发现，敞口杯子里的水不仅变少了，而且少得更多——热水比冷水跑得速度更快！

实验原理：

这是因为，水温度越高，与环境的温差越大，蒸发的越快。

上面这个实验还有一个做法，就是在两个相同形状大小的敞口杯中分别加入同等量的冷水和热水，不做密封，然后静置一段时间，也能看到热水的液面比冷水降得更低。

03这是什么？

我们烧水的时候，会发现开水会冒出白色的气体。那么热水冒出来的气体，是不是就是水蒸气？

来烧一壶水，先让小朋友观察下，再来解释~

原理：

水壶烧水时冒出来的白汽不是水蒸气。因为水蒸气的微粒太小，我们无法看见，而白汽能够看到，所以它不是水蒸气，而是水蒸气液化后形成的雾状的小水滴。水在一定条件下会变成水蒸气，水蒸气是一种无色无味的气体，存在于空气中。

04沸腾和结冰

常温状态下，水是液体，我们生活中常见的液体有很多。液体在一定条件下可以沸腾；在一定条件下又会结冰。那么，是不是所有的液体，煮沸和结冰所需要的温度都是一样呢？

实验过程：

1.在家里找几种常温下为液体的物品，例如：水、醋、果汁、苏打水、油等，再准备一个烹饪温度计（不能用体温计，量程太短）。

2.把液体倒入容器里，记录下有多少量，再依次放到火上加热。每一分钟测量一下温度，记录下来。直到看到液体开始沸腾。沸腾时的温度就是这种液体的沸点。沸腾后2分钟，再测量下液体的温度。结束后，再量一下液体还有多少——可以看到液体量变少了，这是因为加热过程中相当一部分液体蒸发了。

3.再把这几种液体都放到冰箱里，每隔10分钟，打开测量一下每种液体的温度，记录下来，直到这个液体结冰，这就是它的冰点。（这里记录的冰点可能会偏低，有人知道为什么吗？）

实验结论：

通过记录我们会发现水这种液体的特征：

水被加热后温度是不断上升的，过程中水里不断冒出气泡，水量减少；沸腾后温度保持不变，在标准大气压下，沸腾时的温度为 100 摄氏度。反过来当水的温度下降到 0℃时，开始结冰，从液体状态变成了固体状态。

其它液体也会有类似的物态变化现象。但是由于其成分不同，沸点和冰点也会有所差异。最明显的应该是食用油——沸腾的时候可能远远超过100摄氏度。

05热水还是冷水先结冰？

细心的家长可能会留意到我们上面的实验，把水放进冰箱里时，是放凉后再放，还是热水直接放进去？哈哈，两者有很大区别，来做个实验你就知道差别在哪啦。

实验过程：

1.准备三杯水：一杯冷水，一杯温水，一杯热水。为避免搞混，可以在杯身上做个标记。

2.把三杯水同时放进冰箱里，开始计时。

让小朋友猜一猜：三杯水，哪杯会更快结冰？（按照一般的思维，我们可能会想，应该是冷水最先结冰，因为热水本身需要降到冷水的温度，再结冰，所以会慢一些。结果真的是这样吗？）

3.每隔10分钟，打开冰箱记录下三杯水的温度，直到三杯水都结冰。最后我们会发现，竟然热水最先结冰！

实验原理：

为什么热水会比冷水先结冰？现在带娃了解一个著名的现象：姆佩巴效应。

1963年的一天，在地处非洲热带的坦桑尼亚一所中学里，一群学生想做一点冰冻食品降温。一个名叫埃拉斯托·姆佩巴的学生在热牛奶里加了糖后，准备放进冰箱里做冰淇淋。他想，如果等热牛奶凉后放入冰箱，那么别的同学将会把冰箱占满，于是就将热牛奶放进了冰箱。过了不久，他打开冰箱一看，令人惊奇的是，自己的那杯牛奶已经变成了一杯可口的冰淇淋，而其他同学用冷水做的冰淇淋还没有结冰。他的这一发现并没有引起老师和同学们的注意，相反却成为他们的笑料。姆佩巴把这特殊现象告诉了达累萨拉姆大学的物理学教授奥斯博尔内博士。奥斯博尔内听了姆佩巴的叙述后也感到有点惊奇，但他相信姆佩巴讲的一定是事实。尊重科学的奥斯博尔内又进行了实验，其结果也与姆佩巴的叙述完全相符。这就确切地肯定了在低温环境中，热水比冷水结冰快。此后，世界上许多科学杂志载文介绍了这种自然现象，还将这种现象命名为"姆佩巴效应。

咱们前面所猜测的，热水需要先降温到冷水的温度，才会结冰，这种想法错在，它暗中假设了水的结冰只受平均温度影响。但事实上，除了平均温度，还有其它因素作用。一杯初始温度均匀，70℃的水，冷却到平均温度为30℃的水，过程中水已发生了改变——不同于一杯初始温度均匀，30℃的水——冷却后的水有较少的质量。同时还有气体的对流、温度的分布，这些因素会改变冰箱内，容器周围的环境。下面会分别考虑这四个因素：

1.蒸发——在热水冷却到冷水的初温的过程中，热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少，令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰，但冰量较少。如果我们假设水只透过蒸发去失热，理论计算显示蒸发能解释Mpemba效应。这个解释是可信的和很直觉的，蒸发的确是很重要的一个因素。然而，这不是唯一的机制。蒸发不能解释在一个封闭容器内做的实验，在封闭的容器，没有水蒸气能离开。很多科学家声称，单是蒸发，不足以解释他们所做的实验。

2.溶解气体——热水比冷水能够留住较少溶解气体，随着沸腾，大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流（因而较易冷却），或减少单位质量的水结冰所需的热量，或者改变沸点。有一些实验支持这种解释，但没有理论计算的支持。

3.对流——由于冷却，水会形成对流，和不均匀的温度分布。温度上升，水的密度就会下降，所以水的上表面比水底部热——称为"热顶"。如果水主要透过表面失热，那么，"热顶"的水失热会比温度均匀的快。当热水冷却到冷水的初温时，它会有一热顶。因此与平均温度相同，但温度均匀的水相比，它的冷却速率会较快。虽然在实验中，能看到热顶和相关的对流，但对流能否解释Mpemba效应，仍是未知。

4.周围的事物——两杯水的最后的一个分别，与它们自己无关，而与它们周围的环境有关。初温较高的水可能会以复杂的方式，改变它周围的环境，从而影响到冷却过程。例如，如果这杯水是放在一层霜上面，霜的导热性能很差。热水可能会熔化这层霜，从而为自己创立了一个较好的冷却系统。明显地，这样的解释不够一般性，很多实验都不会将容器放在霜层上。

06化冰小能手

夏天小朋友吃冰棍，总会担心冰棍太快融化掉。

其实，并不是只有热的温度能使冰更快融化。

实验过程：

1.准备胡椒粉、盐、糖和四碗冰块。

2.把胡椒粉倒进第一个冰碗中，把盐倒进第二个碗中，把糖倒进第三个碗中，第四个碗中什么都不要加。

3.分别记录下四碗冰块的融化的时间，我们会发现，加了盐的冰块融化所用的时间最短。

实验原理：

盐能加速冰雪融化，是因为水的原始冰点是0℃，而水溶解了盐之后形成的盐水的冰点进一步降低至小于0℃了。这也就是为什么冬天下雪后，清洁工人要往路面撒盐，来加速冰雪融化，避免行人和车辆打滑了。

07浮还是沉？

我们把一些东西放到水里，有的会漂浮起来，有的则会下沉。为什么呢？

实验过程：

1.准备一杯热水，一杯冷水，和两个棉花球。

2.把棉花球放到冷水里，我们会发现，棉花球漂浮了一会儿，然后下沉了。注意记录下漂浮的时间。

3.再把棉花球放到热水杯里，棉花球很快就下沉了。

实验原理：

水分子喜欢粘在一起，水杯表面的水分子粘在一起，就形成了一层皮肤。这层皮肤可以承受一些重量，称为表面张力。

棉花球是纤维结构，这些纤维形成了很多小口袋一样的小孔。当棉花球刚放进冷水杯时，它的重量轻，水的表面张力能使它漂浮在水面。当棉花球吸水后，重量变大，破坏了水的表面张力，逐渐下沉。

那么为什么棉花球在热水中比冷水中下沉快？因为冷水的表面张力比热水要大。

08小小的团体

水看似不起眼，却有很大能量，例如夏天新闻上发布的某些地方的洪涝灾害。这全都是因为，小小的水分子具有超强的凝聚力！

立柜式空调外形美观，可增加室内的装饰功能，一般制冷量较大，温度控制精度高，适合客厅或大房间使用。

实验过程：

1.准备一枚硬币，一个滴管。

2.把硬币平放到桌面上，用滴管往硬币表面滴水。

3.我们会发现，水面慢慢隆起，但水并没有溢出来。

4.继续滴水，水面隆起的越来越高。

5.在连续滴入多滴水之后，水才开始溢出硬币边缘。

实验原理：

水分子有很强的凝聚力。当我们往硬币上滴水，水虽然很多，但是因为水分子之间的凝聚力在起作用，所以水面鼓起而不向四周流动。直到水越来越多，重力克服凝聚力，才会发生溢出。

09快跑！

水的表面张力虽然强大，却有个天敌，那就是肥皂。

实验过程：

1.准备一杯水，一些胡椒粉，一块肥皂。

2.把粉末倒在水中，他们会随意漂浮在水面上。

在空气污染越来越严重的今天，很多家庭都会选择在家里面安装空气净化器，保证室内环境和空气的洁净性，从而可以更好的保证家人的身体健康。

3.先把手指擦干净，伸进水里，这些胡椒粉什么反应都没有。

4.在手指上涂上肥皂液，把手指伸进水杯的中间，这些胡椒粉会立刻向四周逃窜！

实验原理：

因为肥皂溶液能使水分子互相分离，而不是紧紧凝聚在一起。

10破坏大王

水的表面张力除了怕肥皂，还怕洗洁精。

实验过程：

1.把三根牙签放在水面上，摆成首尾相连的三角形。

2.手指粘一些洗洁精，放在三角形中间，三角形马上就分开了。

实验原理:

洗洁精能破坏水的表面张力，使水分子互相分离。

其实肥皂和洗洁精有个共同点——里面都有称为表面活性剂的成分！这就是降低液面表面张力的关键！

11神笔马良

小朋友用画笔画的画会动？怎么可能！

哈哈还真不骗你，来试试~

实验过程：

1.准备一支油性马克笔和一个玻璃碗(瓷盘子或者一块镜子也可以，表面必须是光滑的)。

2.用马克笔在碗底画画。

3.沿着碗的边缘慢慢倒水进去，碗底的画竟然漂浮起来了，像活了一样。

实验原理:

玻璃碗的底部是非常光滑的，马克笔的油墨无法渗透进玻璃表面。马克笔的油墨是油性的，油性油墨的特点就是不溶于水，马克笔的油墨不会因为倒入水就因为溶于水而混合在水里糊掉，所以在缓慢地倒入水之后，马克笔的油墨在没有受到太大的外力作用导致破碎之前，会因为自身浮力而完整地与玻璃碗分开。

12小鱼游啊游

这个实验同样是以画画的方式来进行~

实验过程：

1.让小朋友在纸上画一个小鱼图案，再准备一个透明玻璃杯。

2.把图画放在玻璃杯的后面，然后往杯子里注水。

3.当水面高度高于图案，小鱼就会往反方向游啦。

实验原理:

这是凹凸镜的原理。当物体在凸透镜焦距以内，产生正立放大的虚像；物体在焦距的1～2倍时，产生倒立放大的实像；物体在2倍焦距以上，产生倒立缩小的实像。因此，把小鱼图案放在水杯的焦距之外，就可以形成倒立的实像，看起来小鱼忽然往反方向游了。

13水变多了

没有往杯子里加水，水却能越变越多？

是真的哦~

实验过程：

1.把一根蜡烛放在一个平底盘子里（可以用橡皮泥帮助蜡烛固定）。然后加一些水。

2.把蜡烛点燃，然后用一个透明杯子，从上往下垂直将蜡烛扣上。

3.这时我会发现，蜡烛燃烧了一会儿就熄灭了，接下来玻璃杯里的水竟然慢慢变多，水面自动上升了！

实验原理:

烛燃烧需要氧气，杯子里的氧气被蜡烛燃烧完以后，蜡烛就因为缺氧而熄灭了——这导致杯内的压强降低，然后外面的大气压会将盘子里的水压入杯中，杯子里的水面自然就升高了。

14水中点灯

我们都听过水火不相容，这是真的吗？试试就知道了。

实验过程：

1.在杯底点燃一支蜡烛，然后往杯子里倒水，让水低于蜡烛一些。

2.当蜡烛燃烧到水面以下高度，竟然也不会熄灭，而是在水里继续燃烧！

实验原理:

因为水起到了关键的冷却作用。燃烧融化的蜡烛油会在火焰周围形成一个漏斗状的防护罩，阻止了水进入，所以在水中也能点灯。

15滴水不漏

平时小朋友倒水，水撒的到处是常有的事。借助一样东西就可以滴水不漏~

实验过程：

1.准备两个敞口杯子，和一根粗点的棉线。

2.用透明胶带将棉线的两端，固定在两个杯子的杯口内侧，再往一个杯子倒一些水（水中加点颜料方便小朋友观察）。

3.拿起装有水的杯子，用手捋一捋棉线使其绷紧，棉线和杯子角度趋向垂直。

4当上面杯子里的水缓慢流出时，会沿着这条棉线流到下面杯子中。如果操作足够小心，那么一滴都不会洒哦。

实验原理:

水分子具有凝聚力和附着力，当我们倒水时，水的凝聚力和附着力会克服重力，沿着棉线流到下面的杯子里。

对孩子来说，科学原理虽然抽象，但如果自己亲自动手做过一些实验，就会更容易理解那些高深的理论。那么这周就动手实践起来吧~

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