生活小材料大發現！用鋁箔船實驗輕鬆玩轉「浮力」
我是科學訓練師桑子研。每天都是實驗日。
只用一張鋁箔，竟然可以放上幾十顆彈珠，還不會沉下去。聽到這裡，你是不是也會忍不住懷疑：「真的有這麼厲害嗎？」
其實，這是一個完全不需要特殊器材或化學藥品，在教室裡就能直接進行的實驗。今天要介紹的，就是一個簡單卻很有深度的「浮力」實驗。它能充分刺激學生的好奇心，讓大家一直追問：「為什麼會這樣？」
一張鋁箔，竟然能變成不會沉的船
大家在上「浮力」這個單元時，都會進行哪些實驗呢？
有些人會介紹阿基米德原理，有些人會利用天平測量浮力……相信有各式各樣的教學方式。
今天要介紹的實驗完全不需要特殊器材，卻能一邊勾起學生的好奇心，一邊讓他們親身體驗「浮力」到底是怎麼一回事。
它的名字就是「鋁箔船挑戰賽」！
這個實驗很簡單：把鋁箔加工成一艘小船，然後比一比誰的小船可以承載最多顆彈珠。
乍看之下，好像只是一個簡單的手作遊戲，但其實裡面藏著非常深奧，而且非常有趣的科學原理。
學生會自己思考「怎麼做才能讓船浮得更好？」接著提出假設、實際製作、進行實驗，從過程中獲得單靠課本和講義很難得到的學習經驗。不論是拿來當作課程開場，還是最後的統整活動，都是非常萬用的實驗。
準備材料
・鋁箔（寬約25cm的鋁箔比較容易操作。可以裁成每位學生一張12.5cm×12.5cm的正方形。）
・彈珠（約30顆，拿來當作重量。每位學生準備約30顆即可。）
這些彈珠是在Seria買的。
・水槽（縱向約200mm、橫向約315mm、深度約130mm最理想。也可以用家用保鮮盒代替。）
・水
・抹布、毛巾
課程進行方式範例
先問學生：「什麼樣形狀的小船，可以放上最多顆彈珠呢？」
讓學生先提出自己的預測。接著發下鋁箔，請學生裁成12.5cm×12.5cm的正方形。（當然，也可以由老師事先裁好。）
在水槽中加入大約半滿的水，把製作好的鋁箔船放到水面上。
接著一顆一顆小心地把彈珠放到船上，並記錄到底放到第幾顆時，小船會沉下去。
最後讓學生彼此分享、討論「能承載最多彈珠的小船到底長什麼樣子」。
每個人做出來的船型都不一樣，所以整個過程非常有趣。
這個實驗最有意思的地方就在於，最後能夠承載最多彈珠的小船，通常會變成「盡可能平坦，而且與水接觸的面積很大」的形狀。
浮力的真面目，就是「被排開的水的重量」
船之所以能浮在水面上，是因為作用在船上的向上力量，也就是浮力，和船本身加上彈珠的總重量達到了平衡。
而浮力的大小，會等於「船浸入水中的體積，也就是排開的水的體積」所對應的水的重量。
換句話說，只要能排開更多的水，就能得到更大的浮力。
這其實就是我們泡澡時把身體泡進水裡，水面會上升的相同原理。
大家應該都聽過那個有名的故事：阿基米德在洗澡時突然得到靈感，並大喊「Eureka！」。據說，他正是在那個瞬間注意到了「排開的水量」這件事。
鋁箔本身是密度遠高於水的金屬，所以如果把它直接揉成一團丟進水裡，當然會沉下去。
但是，把鋁箔攤開，做成像碗一樣的形狀，在裡面保留大量空氣，就能讓整艘船的總體積變大，同時排開更多的水。
其實，巨大的鋼鐵油輪能夠浮在海面上，也是完全相同的道理。
鋼鐵本身當然會沉入水中，但把鋼鐵做成船的形狀，並將內部做成中空，就能大幅增加整艘船的體積，進而排開更多的水。
換句話說，鋁箔船其實就是一艘「掌上型油輪模型」呢！
除此之外，保持平衡也非常重要。從事前的實驗可以發現，比起又窄又高的船，底部平坦、寬大的船型更容易成功。
這一點和真正的造船也是相通的。船底越寬，而且重心越低，就算稍微傾斜，也比較不容易翻船，整艘船會更加穩定。
如果把彈珠全部集中放在船的一側，而不是盡量均勻地放置，很快就會失去平衡而翻船沉沒，也是同樣的道理。
透過這個實驗，學生不只是用頭腦理解「浮力和浸入水中的體積有關」，而是可以透過自己的雙手和身體，真正感受到這個原理。
下一次上理化課時，不妨試試看這個實驗，讓學生的「為什麼？」變成探索科學的起點吧！
另外，最高紀錄竟然達到了65顆！ 2025/09/01
參考資料
Try Science「鋁製小船」
http://www.kagakunosaiten.jp/convention/pdf/2019/062.pdf
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