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　　同学们，我们生活中离不开温度计，无论是天气变化、发烧量体温，还是妈妈做饭控制水温，都少不了它。但你知道各种各样的温度计是怎么感知冷热的吗？今天，我们就用身边的材料，亲手做一支简易的温度计，揭开它背后的科学秘密！

🔧实验材料准备

　　这些材料都很容易找到，快来一起看看吧：

• 一个带瓶盖的小玻璃瓶（干净的口服液瓶、小饮料瓶都可以）

• 几根透明吸管（喝奶茶的细吸管就很合适）

• 食用色素（用清水加几滴红色食用色素，方便观察液面变化）

• 胶水（用来密封瓶盖缝隙）

• 一大碗温水（温度不要太高，避免烫伤）

📝实验步骤

跟着下面的步骤，一步步完成你的专属温度计吧！

　　第一步：给瓶盖打孔、固定吸管

　　准备好带瓶盖的小玻璃瓶，在瓶盖正中间，小心钻一个小孔，孔径大小刚好和吸管粗细差不多。把透明吸管从孔里竖直插下去，注意吸管不要碰到瓶底，留出一点空隙。插好后，用胶水把吸管和瓶盖之间的缝隙四周全部封严实，一点缝隙都不能留，保证整个瓶盖完全密封、不漏气。

　　第二步：调配红色观察水

　　准备一杯清水，往水里滴入 3～5 滴食用色素，搅拌均匀，调成显眼的红色有色水。红色液体辨识度高，后续能轻松看清吸管里的液面升降变化。

　　第三步：往瓶内加水、组装密封

　　把调好的红色有色水倒入小玻璃瓶中，水量装到瓶子小半瓶即可，一定要能没过吸管的下端管口。接着把插好吸管的瓶盖轻轻拧在瓶口上，拧紧密封。这时静置一会儿，你会看到吸管里慢慢升起一小段红色水柱，到这里，简易温度计的雏形就组装完成了。

　　第四步：静置调平，准备测试

　　组装好后，把瓶子放在桌面上静置 1 分钟，让瓶内空气和液面稳定下来。观察吸管里的红色水柱，保持平稳不上下晃动，就可以开始做测温实验了。

　　第五步：温水测试，观察变化

　　准备一大碗温热的水（水温适中，避免烫伤），把整个玻璃瓶慢慢放进温水中，保持竖直不要歪斜。眼睛平视吸管，仔细观察吸管里的红色水柱，耐心看看会发生什么神奇变化？

👀实验现象

　　你会惊喜地发现，玻璃瓶放进温水后，吸管里的红色水柱会慢慢往上升！而且碗里的水越热，水柱升得越高；如果把瓶子拿出来，或者放进冷水里，水柱又会慢慢降回去。

将瓶子从水中取出，静止一会。用手捂住瓶子，随着手的温度渐渐传给瓶子，你会发现，水柱也会慢慢升高。

🧠科学原理解析（重点来了！）

　　很多同学可能会以为，是瓶里的水受热膨胀，才让水柱上升的。但其实，这个实验里的 “主角”，是瓶子里看不见的空气！

我们来一步步拆解背后的科学道理：

　　核心原理：热胀冷缩

　　几乎所有物质都有 “热胀冷缩” 的特性 —— 受热时，分子运动变快，占据的空间变大，体积就会膨胀；遇冷时，分子运动变慢，体积就会收缩。

在这个实验里，水的膨胀效果其实很微弱，真正让水柱上升的，是瓶内的空气。空气分子之间的空隙很大，受热后会快速膨胀，体积变化非常明显。

　　为什么水柱会上升？

　　当玻璃瓶放进温水里，瓶里的空气被加热，体积迅速膨胀。但瓶子和瓶盖都是密封的，膨胀的空气没地方去，就会向下挤压瓶里的红色水。

而吸管是瓶内和外界连通的唯一通道，被挤压的水就只能顺着吸管往上跑，形成了我们看到的 “水柱上升” 现象。

　　为什么温度越高，水柱升得越高？

　　温度越高，瓶内空气的膨胀程度就越大，对水的挤压力也就越强，所以水柱会被推得更高。反过来，温度降低时，空气收缩，压力变小，水柱就会下降。这和我们平时用的液体温度计原理类似，只不过普通温度计利用的是酒精、水银等液体的热胀冷缩，而我们的自制温度计，利用的是空气的热胀冷缩。

💡实验失败怎么办？

　　如果你的温度计放进温水后，水柱一动不动，别着急，试试这几个小办法：

1. 检查密封性：瓶盖和吸管的缝隙有没有封紧？如果漏气，空气膨胀后会从缝隙跑掉，就没法挤压水柱了。可以用胶水再把缝隙多涂几层，确保完全密封。
2. 调整吸管里的液面：如果一开始吸管里的液面太低，也可以拧开瓶盖，往瓶里再加点红色水，或者直接对着吸管轻轻吹一口气，让液面先升到吸管里，再拧紧瓶盖。
3. 试试更热的水：如果水温太低，空气膨胀的效果不明显，水柱的变化就会很慢，可以换一碗温度稍高的温水（注意别烫手哦）。

🔍拓展小思考

1. 你可以在吸管上标上刻度，用家里的温度计测出不同水温下吸管里水柱的位置，这样你的自制温度计就能读出大致温度啦！
2. 如果把瓶子放进冰箱冷藏一会儿，再拿出来放进温水里，水柱上升的速度会变快还是变慢？这和空气的冷热程度有什么关系？
3. 大家要特别注意：我们今天做的自制温度计，利用的是空气的热胀冷缩，而生活里药店、家里常用的正规体温计、室内外温度计，大多是利用酒精、水银等液体的热胀冷缩来工作的。空气受热膨胀变化大、反应灵敏；液体膨胀更稳定、便于精准标注刻度，所以真正的温度计更适合用液体来制作。两种温度计原理一样，都是靠热胀冷缩，只是用到的物质不一样而已。
4. 生活中还有哪些地方用到了热胀冷缩的原理？比如夏天的电线会比冬天松一点，铁轨之间会留缝隙，你还能想到其他例子吗？

　　科学藏在生活的每一个小细节里，一支小小的温度计，就藏着热胀冷缩的大秘密。只要你多动手、多观察，就能发现更多有趣的科学现象！

　　下期想看更多有趣的物理实验，记得点赞、关注、转发给爱科学的小伙伴哦！

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《科学与科学教育的基础初探》国家版本数据中心馆藏数据库、CIP数据库　

CIP核准号:　2024092649

出版单位:　湖南科学技术出版社

ISBN:　978-7-5710-2897-8

作者:　古志鸣，王向东，王永丹编著

本书讨论了基础教育阶段的科学教育的若干主题，其中包括对科学课程及任课教师科学素养的讨论和评测学生成绩的原则性建议。书中从不同的角度论述了对科学精神的理解和科学课应该采用探究式教学的根据。本书既注重对科学教育的基础性解释，又有比较具体的操作性解释，可作为帮助广大中小学科学教师提升科学素养和教学技能的读物，也适合对科学和科学教育有兴趣的读者参考。

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