Một số thí nghiệm trong phương pháp bàn tay nặn bột

EASY KIDS SCIENCE EXPERIMENTS FOR TEACHING SCIENCE AT PRIMARY SCHOOL. Bao gồm các thí nghiệm hay đối với các em học sinh tiểu học nhằm kích thích sự say mê khoa học, sự ham muốn tìm tòi giải thích hiện tượng. Giúp giáo viên cũng cố thêm phần thực hành cho phương pháp “bàn tay nặn bột”. Các thí nghiệm được tác giả tập hợp và viết lại theo cách đơn giản, dễ hiểu, bao gồm cả phần giải thích hiện tượng.

EASY KIDS SCIENCE EXPERIMENTS FOR TEACHING SCIENCE AT PRIMARY SCHOOL Trung tâm quốc tế khoa học và giáo dục liên ngành (ICISE)

Người thực hiện: CAO MINH HẢI

I Thí nghiệm 1: Đâm xuyên cây kim qua bong bóng

1 Dụng cụ và vật liệu:

- Cây kim hoặc que nhọn, dài khoảng 25-30 cm (Đối với cây kim dài ta

có thể xỏ thêm chỉ màu đen để làm thí nghiệm thêm phần sinh động)

Bước 2: Nhỏ một ít dầu ăn lên đầu nhọn kim (hoặc nhúng đầu kim vào dung dịch nước rửa chén)

Bước 3: Tiến hành đâm cây kim xuyên qua quả bong bóng

- Ta lựa chọn đâm xuyên qua phần dày nhất (phần sẫm màu) của bong bóng Bí quyết để thí nghiệm thành công là vừa đâm, vừa xoay kim một cách cẩn thận và chậm rãi

Ta lựa chọn phần dày tương tự ở lỗ đối diện(lỗ thổi) để tiếp tục đâm xuyên qua

Như vậy cây kim đã đâm xuyên qua quả bóng rồi

Để sinh động thêm GV có thể rút kim xuyên qua bóng

3 Giải thích hiện tượng:

- Nguyên nhân là do bóng bay được tạo thành bởi những liên kết mắt xích

mà mắt thường không nhìn thấy

- Ở mặt bên, các liên kết này bị kéo căng hết cỡ và dễ dàng bị phá vỡ Nhưng ở những vùng thẫm màu không bị kéo căng, các liên kết này khá bền vững, bạn có thể đâm que qua mà không làm đứt những liên kết đó Nếu đâm ở mặt bên, quả bóng sẽ nổ.

II Thí nghiệm 2: Nhấc li thủy tinh bằng bong bóng.

Bước 2: Đốt mẫu giấy trong ly thủy tinh và để cho mẫu giấy cháy hết

Bước 3: Nhanh chóng nhúng bong bóng vào chén nước đã chuẩn bị sẵn, yêu cầu

động tác thực hiện nhanh gọn

Bước 4: Đưa phần bong bóng đã dính nước ép sát vào miệng ly thủy tinh

Lúc này bong bóng và ly thủy tinh đã bị hút vào nhau

Chúng ta có thể dễ dàng cầm bong bóng để nhấc ly thủy tinh và đảo

ngược miệng ly thủy tinh xuống phía dưới mà bong bóng vẫn không rời

khỏi miệng ly

3 Giải thích hiện tượng:

- Ban đầu ta tiến hành đốt nóng khí trong ly thủy tinh, lúc này khí sẽ giản nở tăng thể tích, số phân tử khí trong ly thủy tinh giảm

- Tiếp theo nhúng bong bóng vào chén nước đã chuẩn bị sẵn rồi nhanh chóng đặt lên miệng ly

- Nước sẽ làm lạnh một phần lớp không khí bên trong ly, đồng thời lớp không khí cũng nguội dần theo thời gian làm cho mật độ các phân tử khí tăng, thể tích phân tử khí giảm nhiều lần so với lúc bị đốt nóng, không khí co lại tạo ra một lực hút với bề mặt quả bóng tiếp xúc Chính vì vậy, quả bóng bị dính chặt vào miệng ly và ta có thể dùng bóng nhấc ly thủy tinh một cách dễ dàng mà không sợ ly bị rơi

III Thí nghiệm 3: Ảo thuật với bút chì ghim túi nước

- Bước 1: Đổ nước vào túi nhựa trong, lưu ý: đừng đổ đầy, chừa một lớp

không khí bên trong

Hàn kín miệng túi nhựa trong, lưu ý không nên làm quá căng phồng túi

- Bước 2: Dùng đầu nhọn bút chì đâm xuyên qua phần chứa nước trong túi

nhựa(có thể sử dụng nhiều cây bút chì) Như vậy ta đã có sản phẩm bút chì ghim túi nước

3 Giải thích hiện tượng:

- Chừa một lớp không khí bên trong túi nhựa và không nên làm quá căng phồng túi Khi thể tích trong túi tăng lên (bằng cách nào đi nữa, cụ thể trong thí nghiệm này là thể tích của bút chì làm tăng thể tích tổng số bên trong túi nhựa) cũng không hề làm ảnh hưởng gì đến thể tích chung của túi nhựa

- Nước không bị chảy ra bên ngoài thông qua những vị trí bị bút chì đâm xuyên còn do diện tích bút chì đã lấp kín diện tích túi nhựa bị đâm Do vậy tổng diện tích bề mặt không thay đổi so với ban đầu nên nước không thể chảy ra bên ngoài

IV Thí nghiệm 4: Quả trứng lơ lửng trong nước

- Bước 1: Đối với nước bình thường: chuẩn bị sẵn ly nước, thả quả trứng cẩn

thận vào trong ly, quan sát thấy quả trứng bị chìm

Đối với ly nước thứ 2 bạn cho thêm khá nhiều muối hầm vào ly, dùng thìa khuấy đều cho muối tan hết, thả quả trứng nhẹ nhàng vào trong ly, quan sát thấy quả trứng nổi

- Bước 2: Đối với ly nước thứ 3 ta chỉ chuẩn bị khoảng nửa ly nước, sau đó cho thêm muối và khuấy đều

Thả quả trứng vào trong ly, quả trứng nổi

Sau đó cho thêm nước gần đầy ly, lúc này quả trứng sẽ lơ lửng ở giữa ly nước muối

Kết quả đạt được: Quả trứng chìm trong ly nước thường

Quả trứng nổi trong ly nước có hòa tan muối khá nhiều

Và quả trứng lơ lửng trong ly nước có hòa tan một lương muối ít hơn

3 Giải thích hiện tượng:

Dựa vào trọng lượng riêng của vật so với trọng lượng riêng của nước hoặc nước muối ở nồng độ khác nhau:

+ Đối với ly nước thường tỉ khối của nước d(H2O) = 1, d(quả trứng) > d(H2O) ,

do vậy quả trứng sẽ bị chìm

+ Trong dung dịch muối tỉ khối của nước muối sẽ càng lớn khi nồng độ muối càng tăng GV có thể lấy VD thực tiễn: bơi ở biển cơ thể sẽ dễ dàng nổi trên

mặt nước biển hơn bơi ở sông Như vậy ở ly thủy tinh thứ 2, trọng lượng riêng của nước muối cao hơn nhiều so với trọng lượng riêng quả trứng nên quả trứng sẽ nổi; ly thủy tinh thứ 3, trọng lượng riêng của nước muối và của trứng bằng nhau nên quả trứng sẽ lơ lửng Có thể mô tả kết quả thí nghiệm theo phiếu học tập sau:

Nước Muối Kết quả thí

nghiệm Giải thích Thí nghiệm 1 300ml 0g Trứng chìm d trứng > d nước

Thí nghiệm 2 300ml 100g Trứng nổi trên

mặt nước

d trứng < d nước muối (nồng độ cao)

Thí nghiệm 3 300ml 50g Trứng lơ lửng d trứng = d nước muối

(nồng độ thấp)

V Thí nghiệm 5: Bí mật ly thủy tinh tự động hút nước.

- Bước 2: Đốt nến rồi thả nổi trên mặt nước của đĩa

- Bước 3: Úp ngược miệng ly thuỷ tinh lên mặt đĩa sao cho ngọn nến nằm gọn(nằm giữa) miệng ly

Kết quả thí nghiệm: - Ngọn nến bị tắt

- Sau đó nước có trong đĩa bị hút vào bên trong ly thủy tinh

3 Giải thích hiện tượng:

- Để duy trì sự cháy ngọn nến đã sử dụng oxi ít ỏi có trong ly thủy tinh, khi õi trong ly hết nến bị tắt

- Vì sao nước lại được hút vào bên trong ly?

+ Lớp không khí bên trong ly thủy tinh bị đốt nóng giản ra làm thể tích khí trong li tăng

+ Lớp không khí này sẽ nguội dần dần do không khí nóng có xu hướng đi xuống gặp nước lạnh sẽ được làm lạnh Trên thực tế, khi ngọn nến cháy yếu dần thì nước cũng vào một phần nhưng ít Ngọn nến tắt sau 1 khoảng thời gian, nước sẽ nhanh chóng bị hút vào trong ly vì lúc này không khí co lại với tốc độ nhanh, thể tích khí trong li giảm đột ngột tạo ra một lực hút tại bề mặt

ly tiếp xúc với nước Kết quả, nước nhanh chóng bị hút vào bên trong ly

VI Thí nghiệm 6 : quả nho khô nhảy múa trong nước?

1 Dụng cụ và vật liệu:

- 1 ly (cốc) nước được rót đầy nhưng không tràn ra ngoài

- Đồng xu

2 Tiến hành:

- Bước 1: Đặt ly nước trên một bề mặt phẳng(trên bàn), rót thêm nước vào

ly cho đến khi đầy nước trong ly Yêu cầu HS quan sát bề mặt của miệng

ly nước Bề mặt ly nước có dạng hình lồi chứ không phải phẳng hoặc lõm xuống Yêu cầu học sinh dự đoán: chuyện gì sẽ xảy ra khi ta cho đồng xu vào nước?

- Bước 2: Cho từng đồng xu vào trong ly nước đầy Khi bỏ đồng xu đầu tiên vào ly, nước không bị tràn ra khỏi ly Yêu cầu HS tiếp tục dự đoán: Liệu đồng xu tiếp theo có làm nước tràn ra ko? Đếm xem bao nhiêu đồng

xu sẽ làm cho nước tràn ly

Kết quả thí nghiệm: Phải rất lâu sau mới xảy ra điều đó Số lượng đồng xu cho vào ly khá nhiều Sẽ rất thú vị khi học sinh quan sát và đếm một số lượng đồng xu đáng ngạc nhiên thì nước mới tràn khỏi ly.

3 Giải thích hiện tượng: nước có một loại „da” gọi là sức căng bề mặt, nó giữ nước Cho đến khi quá nhiều đồng xu, sức căng bề mặt bị phá vỡ, nước sẽ tràn qua

- Trong vật lý học, sức căng bề mặt (còn gọi là năng lượng bề mặt hay ứng suất

bề mặt) là mật độ dài lực xuất hiện ở bề mặt giữa chất lỏng và các chất khí, chất lỏng hay chất rắn khác

- Có bản chất là chênh lệch lực hút phân tử khiến các phân tử ở bề mặt của chất lỏng thể hiện đặc tính của một màng chất dẻo đang chịu lực kéo căng

- Các phân tử trong chất lỏng luôn chịu ảnh hưởng của các lực phân tử từ các phân

tử xung quanh Với các phân tử nằm ở giữa chất lỏng, chúng được bao quanh một cách đối xứng bởi các phân tử chất lỏng cùng loại khác, nên lực tổng cộng được cân bằng thành 0

- Ở bề mặt, một bên các phân tử bị các phân tử cùng loại tương tác với lực khác bên kia do các phân tử khác loại Lực tổng cộng có thể kéo phân tử bề mặt vào bên trong chất lỏng, như trường hợp bề mặt giọt nước trong không khí, hay đẩy nó ra phía ngược lại, như trường hợp giọt nước bám vào thành ống mao dẫn Đây là hiệu ứng làm cho giọt nước trong không khí có hình cầu

Mở rộng:

Sức căng bề mặt lí giải cho một số hiện tượng thực tế: vì sao nhện nước có thể đi trên mặt nước(ao, hồ ) Do hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng nên nước mưa không thể chảy qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căn trên ô dù hoặc trên mui ôtô tải Hòa tan xà phòng vào nước sẽ làm giảm đáng kể lực căng bề mặt của nước, nên nước xà phòng dể thấm vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải Nếu hòa tan xà phòng vào nước nóng thì lực căng bề mặt của nước càng giảm mạnh và nước xà phòng nóng càng dễ thấm vào các sợi vải hơn

VII Thí nghiệm 7 : Lực “ma” trong nước

- Bước 1: Cho nước vào chậu vừa phải(khoảng 2/3 chậu)

Cho một ít bột hạt tiêu vào chậu Quan sát thấy bột hạt tiêu phân

bố đều trên bề mặt nước trong chậu

- Bước 2: Đưa đầu ngón tay trỏ theo phương thẳng đứng vào giữa chậu nước, không thấy hiện tượng gì xảy ra: các phần tử hạt tiêu vẫn phân bố đều khắp mặt nước trong chậu

- Bước 3: Nhỏ một ít nước rửa chén lên đầu ngón trỏ và tiến hành tương tự như bước 2 Quan sát hiện tượng: hạt tiêu dạt xa trung tâm chậu nước( tức

là nhanh chóng khuếch tán hướng ra ngoài)

- Nước rửa chén gặp nước thì tan dần, dần dần hình thành một lớp màng

xà phòng cực mỏng trên mặt nước mà ta không thể nhìn thấy rõ chính nhờ điều này tạo ra 1 lực vô hình đẩy bột hạt tiêu khuếch tán hướng ra ngoài, cách xa đầu ngón tay bị dính xà phòng đó chính là lực khếch tán

được tạo ra khi nước rửa chén tan trong nước

VIII Thí nghiệm 8: Quả nho khô bơi lặn trong nước?

1 Dụng cụ và vật liệu:

- 2 bình thủy tinh hoặc 2 cốc thủy tinh loại lớn(để dễ dàng quan sát)

- Chai nước khoáng có gas không màu (7 up)

- Nước lọc bình thường

- Một ít nho khô (hoặc một số loại quả sấy khô khác):

khoảng (12-15) quả x 2 Vì sử dụng cho 2 thí nghiệm

Hiện tượng xảy ra: xung quanh quả nho khô có những bọt bong bóng khí xuất hiện, quả nho được nâng từ dưới đáy bình lên trên mặt nước Nhưng sau khi ở phía trên mặt nước một khoảng thời gian khá ngắn những quả nho khô ấy lại chìm xuống dưới đáy bình Những quả nho khoác thêm mình chiếc áo bọt khí thật sinh động và quá trình chìm nổi này cứ lặp đi lặp lại giống như quả nho đang bơi lặn trong nước vậy

* Đối với bình đối chứng: thay nước khoáng có gas bằng nước lọc thường Quan sát hiện tượng: Không có gì xảy ra Quan sát cả 2 bình thí nghiệm và đối chứng, lúc này sự giải thích đối với bình thí nghiệm thật là thú vị!

3 Giải thích hiện tượng:

- Với nhiều loại nước giải khát, ga là khí carbonic (CO2) được nạp vào sản

phẩm ở nhiệt độ thấp và áp suất cao ngay trước khi đóng chai hoặc lon

- Xung quanh quả nho khô có những bọt bong bóng khí xuất hiện đó chính

là bong bóng khí CO2(cacbonic):

+ Khi số lượng bọt khí xung quanh quả nho tăng lên nhiều đến mức làm

cho khối lượng riêng chung(dT: d Total) của tổng số bọt khí và quả nho

giảm, lúc này dT < dnước vì vậy quả nho được nâng từ dưới đáy bình lên trên

mặt nước

+ Nhưng sau khi ở phía trên mặt nước những bọt khí CO2 tại vị trí tiếp xúc

giữa bề mặt nước và không khí sẽ bị vỡ rất nhanh nên trong khoảng thời

gian khá ngắn số lượng bọt khí xung quanh quả nho giảm đáng kể Do vậy

dT > dnước, những quả nho khô ấy lại chìm xuống dưới đáy bình

IX Thí nghiệm 9: Làm mực vô hình bằng nước chanh.

1 Dụng cụ và vật liệu:

- 1 quả chanh hoặc nước chanh

- Nguồn cung cấp nhiệt hoặc có thể dùng ánh sáng mặt trời

- Cọ vẽ hay que tăm

2 Tiến hành:

- Bước 1: Chuẩn bị nước cốt chanh hoặc dùng nước chanh pha sẵn

- Bước 2: Dùng cọ vẽ hay que tăm viết lên giấy bằng nước chanh Đợi cho giấy khô ráo

- Bước 3: Để đọc chữ viết trên giấy, hơ tờ giấy lên ánh sáng mặt trời, đèn hoặc một nguồn cung cấp nhiệt khác Nguồn nhiệt sẽ làm chữ viết chuyển sang màu nâu nhạt, chữ viết đậm màu hơn nên bạn có thể đọc chữ được

Một cách khác để đọc chữ là cho muối ăn lên vết mực khô trên giấy Sau 1 phút, lau sạch muối và tô màu tờ giấy bằng bút chì sáp để đọc chữ

Lưu ý:

- Có thể thực hiện thí nghiệm với các loại nước quả khác Rượu trắng, nước cam, giấm, và nước táo đều có thể dùng cho thí nghiệm

- Dùng mảnh vải cotton tốt hơn dùng cọ vẽ

- Chữ viết chuyển sang màu nâu là do chỗ giấy bị acid phản ứng gia nhiệt trước toàn bộ phần giấy còn lại Cẩn thận không gia nhiệt nhiều làm cháy tờ giấy

3 Giải thích hiện tượng: Nước chanh có tính acid và phản ứng yếu với giấy viết Khi cung cấp nhiệt cho giấy, acid sẽ làm giấy chuyển sang màu nâu trước khi làm giấy mất màu

X Thí nghiệm 10: Ngón tay ma thuật làm nước đóng băng

ngay tức thì

1 Dụng cụ và vật liệu:

- Hoá chất: Na2SO4 Lưu ý rằng natri sunphát ngậm 10 phân tử nước (Na2SO4 10H2O) và natri sunphát khan có thể mua ở các cửa hàng bán hoá chất thí nghiệm, hoặc hoá chất công nghiệp

- Dụng cụ: khay (chậu) nước, bếp ga, chảo(nồi) nấu, ly thủy tinh

2 Tiến hành:

- Bước 1: Đun nóng nước lên khoảng 60oC rồi hoà tan vào đó muối Na2SO4 đến bão hoà (nước và Na2SO4 theo tỉ lệ 1:1,5, ), để nguội đến nhiệt độ thường, ta sẽ có được dung dịch Na2SO4 quá bão hoà chuyển dung dịch sang khay bằng ly thủy tinh

- Bước 2: Cho ngón tay trỏ vào muối Na2SO4 dạng khan, sau đó chạm vào bề mặt của dung dịch đã chuẩn bị Quan sát hiện tượng: Chỉ trong chớp mắt, nước trong chậu đã kết thành tảng băng và khi úp ngược chậu thì không thấy nước bị đỗ ra ngoài

3 Giải thích hiện tượng: Do nước sạch đổ vào ống nghiệm lớn là thứ “ nước đặc biệt”, đó là do natri sunphát phân tán trong dung dịch đã hình thành ở mức gọi là “ dung dịch bão hoà” xong chưa có mầm kết tinh, nên natri sunphát tựa như trôi nổi chưa có một rễ bám vậy nên chưa thể kết tinh nghĩa là dung dịch này không kết tinh trở lại vì không có trung tâm kết tinh Bằng cách cho thêm vài tinh thể Na2SO4

để làm trung tâm kết tinh Dung dịch sẽ kết tinh tức thời trông như nước trong chậu đóng băng vậy, vì các phân tử muối đã lấy nước từ dung dịch để tạo thành các phân tử muối ngậm nước Na2SO4 10H2O tinh thể natri sunphát Sau khi nước trong ống nghiệm nguội lạnh, cho thêm tinh thể natri sunphát thì dung dich trong ống nghiệm sẽ lấy tinh thể đó làm trung tâm trong quá trình chìm xuống, để kết tinh nhanh chóng ở các vị trí xung quanh nó, và rất nhanh toàn bộ dung dịch trong ống nghiệm ngưng kết thành dạng băng