一、實驗背景與目的“彩虹橋”實驗是小學(xué)科學(xué)課程中探究液體毛細現(xiàn)象的經(jīng)典實踐活動，通過觀察色素水在紙巾中的“爬升”與“橋接”過程，幫助學(xué)生直觀理解水的表面張力、毛細管作用等科學(xué)概念，同時培養(yǎng)動手操作與觀察分析能力。該實驗適合3-6年級學(xué)生開展，操作安全且現(xiàn)象直觀，能有效激發(fā)學(xué)生對物質(zhì)特性的探究興趣。二、實驗材料準備1.核心材料：透明塑料杯/玻璃杯（4-6個，建議選用口徑相近、高度一致的杯子，便于觀察對比）；白色吸水性紙巾（如廚房用紙、多層餐巾紙，避免使用質(zhì)地過硬、吸水性差的紙巾）；食用色素（紅、黃、藍、綠等顏色，優(yōu)先選擇水溶性好、色彩鮮艷的色素，若沒有可嘗試水彩筆顏料溶解，但效果稍弱）；清水（溫度適中，避免過冷或過熱影響毛細作用速度）。2.輔助工具：滴管（或小勺子，用于精準滴加色素，若沒有可直接用色素瓶滴加）；標簽紙（可選，用于標記不同顏色的杯子，方便低年級學(xué)生區(qū)分）。三、實驗操作步驟（分階段實施）（一）前期準備：杯子與色素水配置1.將4-6個杯子間隔3-5厘米（可根據(jù)紙巾長度調(diào)整，以紙巾能自然搭在杯沿且不緊繃為宜）擺放在水平桌面上，確保杯子高度一致、間距均勻。2.向每個杯子中倒入清水，水量約為杯子高度的1/3（水太多易溢出，太少則毛細作用不明顯，建議以“能浸沒紙巾末端1-2厘米”為標準）。3.用滴管（或小勺子）向不同杯子的清水中滴加色素：第1杯滴入紅色色素，攪拌均勻（或靜置讓色素自然擴散，保留分層效果）；第2杯滴入黃色色素，同理處理；第3杯滴入藍色色素，依此類推（若探究三原色混合，可僅用紅、黃、藍三色，其余杯子留空或裝清水）。（二）搭建“彩虹橋”：紙巾連接與觀察1.取一張紙巾，將其對折2-3次（或撕成寬度約2厘米的長條，長度需覆蓋兩個杯子的杯沿間距），確保紙巾質(zhì)地均勻、無破損。2.把紙巾的一端輕輕放入第1杯（紅色）的色素水中，讓紙巾末端浸沒約1厘米；另一端放入第2杯（黃色）的清水中，同樣浸沒1厘米。注意：紙巾需自然搭在杯沿，避免下垂或過度拉伸，確?！皹蛏怼北３炙交蛭⒋範顟B(tài)。3.重復(fù)步驟1-2，用新的紙巾連接第2杯（黃色）與第3杯（藍色）、第3杯（藍色）與第4杯（清水或其他顏色），形成“杯子→紙巾→杯子”的串聯(lián)結(jié)構(gòu)（若僅探究相鄰顏色混合，可只連接紅-黃、黃-藍兩組）。4.靜置觀察：將實驗裝置放在無風(fēng)、溫度穩(wěn)定的環(huán)境中（如室內(nèi)桌面），每隔5-10分鐘觀察一次，記錄紙巾上的顏色變化、色素水在紙巾中的爬升高度，以及相鄰杯子中清水的顏色變化。（三）現(xiàn)象記錄與分析（可選拓展）1.用繪畫或文字記錄實驗現(xiàn)象：初始狀態(tài)：紙巾干燥，杯子中色素水顏色分明；30分鐘后：紙巾上出現(xiàn)“彩色條紋”，色素水沿紙巾向上爬升，相鄰杯子的清水開始變色；2-4小時后（或過夜）：紙巾上的顏色帶逐漸變寬，相鄰杯子的水色混合（如紅+黃→橙，黃+藍→綠），形成“彩虹橋”的視覺效果。四、實驗原理講解（結(jié)合現(xiàn)象）“彩虹橋”的核心原理是毛細現(xiàn)象：紙巾的纖維（如植物纖維素）之間存在大量微小空隙，這些空隙如同“微型毛細管”。當(dāng)紙巾一端接觸色素水時，水分子因表面張力和附著力（水分子與紙巾纖維的相互吸引），會沿著毛細管結(jié)構(gòu)向上“爬升”（即“毛細上升”）；當(dāng)水分子到達紙巾另一端時，由于重力和相鄰杯子的“水位差”（即使初始水位相同，色素水的密度變化也會形成微弱壓差），水會帶著色素流向另一個杯子，最終使不同顏色的水在紙巾上混合，形成類似彩虹的色帶。此外，實驗中還涉及分子擴散（色素分子在水中的運動）和顏色混合（如紅+黃=橙的光學(xué)/顏料混合原理），可引導(dǎo)學(xué)生對比“混合后杯子里的顏色”與“紙巾上的顏色帶”，加深對色彩原理的理解。五、注意事項（確保實驗安全與效果）1.材料選擇：紙巾需選用吸水性強、纖維細密的類型（如廚房紙），避免用衛(wèi)生紙（易破損、掉屑）或蠟紙（不吸水）；色素優(yōu)先用食用級（如烘焙色素），若用水彩顏料，需提前溶解并過濾雜質(zhì)，防止堵塞紙巾空隙。2.操作安全：色素、清水避免灑入眼睛或入口，實驗后及時洗手；玻璃杯需放置在學(xué)生夠不到的安全區(qū)域，或改用塑料杯防止摔碎。3.環(huán)境控制：實驗需在無風(fēng)、干燥的環(huán)境中進行，避免風(fēng)扇、空調(diào)直吹導(dǎo)致紙巾快速干燥，影響毛細作用；溫度不宜過低（如低于10℃），否則水分子運動減慢，實驗現(xiàn)象出現(xiàn)延遲。4.變量探究：若實驗現(xiàn)象不明顯（如色素爬升慢），可嘗試：增加清水量（但不超過1/2杯）、縮短杯子間距、選用更細的紙巾條；拓展實驗：對比“濕紙巾”與“干紙巾”的毛細速度，或用棉布、紗布代替紙巾，觀察材料結(jié)構(gòu)對實驗的影響。六、拓展與思考（提升探究深度）1.顏色混合挑戰(zhàn)：僅用紅、黃、藍三色，能否通過“彩虹橋”混合出紫色、橙色、綠色？記錄混合后的顏色偏差，思考“顏料混合”與“光的三原色混合”的區(qū)別。2.材料對比實驗：用棉布、紗布、濾紙代替紙巾，哪種材料的“彩虹橋”出現(xiàn)得最快？分析材料的孔隙大小與毛細速度的關(guān)系。3.生活中的毛細現(xiàn)象：引導(dǎo)學(xué)生觀察“毛巾吸水”“粉筆吸墨水”“植物根部吸水”等現(xiàn)象，思考毛細作用在生活