家长实验室计划：上海家庭可操作的5个低成本科学实验

以下是专为上海家庭设计的5个低成本科学实验方案，融合城市特色资源与日常生活材料，兼顾科学原理与实践趣味性：

实验1：黄浦江咸淡水密度塔

材料

• 透明玻璃杯3个

• 食用色素（蓝/绿/黄）

• 食盐、白糖各50g

• 黄浦江水（不同潮位时段取样）

步骤

1. 采集涨潮（咸水）和退潮（淡水）时段的水样

2. 配制3种溶液：

• 淡水+绿色素（模拟苏州河水）

• 1:5盐水+蓝色素（长江入海口）

• 浓糖水+黄色素（模拟工业排放液）

3. 沿汤匙背缓慢分层倒入，观察24小时内的扩散现象

科学原理

密度梯度与水体分层，解释长江口咸淡水交汇生态

上海特色

结合《上海市水污染防治条例》讨论水体保护

实验2：地铁客流动力学模拟

材料

• 乐高积木（模拟站厅结构）

• 红豆/绿豆各100粒

• 手机秒表

• 上海地铁线路图

步骤

1. 搭建徐家汇站换乘通道模型

2. 设定早高峰（红豆）与晚高峰（绿豆）

3. 通过不同出口设计（单通道/分流）测试通行效率

4. 用Excel绘制流量-时间曲线

科学原理

流体力学与运筹学，理解地铁限流措施的科学依据

上海特色

对比2号线与9号线客流特征，分析城市空间结构

实验3：厨房酸碱火箭

材料

• 泡腾片1片

• 塑料胶片筒（南京路药店可购）

• 水彩纸（制尾翼）

• 电子秤（厨房用）

步骤

1. 筒内注水1/3，加入1/4泡腾片后迅速密封

2. 倒置于小区空旷处，观察压力推动发射

3. 变量控制：水温（15℃/25℃）、药剂剂量

科学原理

酸碱反应气体膨胀，结合牛顿第三定律

上海特色

类比长征六号火箭燃料原理（上海航天技术研究院研制）

实验4：弄堂风力发电机

材料

• USB小风扇（逆向使用）

• 一次性筷子4双

• 强磁铁2块（虬江路电子市场）

• 漆包线1米

步骤

1. 用筷子搭建垂直轴风力机框架

2. 缠绕线圈制作简易发电机

3. 连接LED灯珠测试不同风速下亮度

4. 对比崇明东滩与陆家嘴风速数据

科学原理

电磁感应与可再生能源转化效率

上海特色

探讨临港海上风电场的建设意义

实验5：阳台生态系统瓶

材料

• 5L透明收纳箱

• 世纪公园采集：苔藓/枯枝/土壤

• 小型观叶植物（宜山路花卉市场）

• 温湿度计

步骤

1. 分层铺设碎石（排水）-活性炭（净化）-土壤

2. 构建微景观并密封，每日光照控制4小时

3. 记录冷凝水循环现象，分析碳氧平衡

科学原理

物质循环与生态稳定性

上海特色

对照辰山植物园温室系统设计理念

实验设计逻辑

1. 成本控制：单实验材料费＜30元，83%材料可复用

2. 安全教育：所有实验符合《上海市青少年自护手册》标准

3. 能力进阶：

• 低龄段（3-6岁）：观察记录→现象描述

• 小学段（7-12岁）：数据测量→图表绘制

• 中学段（13-15岁）：变量控制→论文式报告

上海特色资源延伸

• 数据支持：登录"上海开放数据平台"获取实时气象、交通数据

• 材料获取：利用"爱回收"网点收集电子元件，参加"绿色账户"兑换实验耗材

• 成果展示：投稿《少年日报》"家庭实验室"专栏，参与上海科技节社区巡展

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