20个STEM小实验在家动手探索科学 工程师妈妈教用简单材料做零难度亲子游戏︳STEM学堂

STEM实验︳假期或台风天，跟孩子待在家中百无聊赖，又不想小朋友只拿著手机「打机」、「睇片」，最好就是找些有益身心的亲子游戏齐齐玩。家有两孩的工程师妈妈就经常就地取材，在家中用些小工具、小材料，甚或是废弃物，就能零成本造出零难度的STEM小实验，即刻收藏，跟孩子慢慢玩、慢慢学。

STEM实验1：我要食铁⋯⋯质

相信大部分小朋友也是「cereal killer」，早餐食粟米片既方便又美味，且营养非常丰富，因为粟米片在制作过程中添加了很多不同的营养素及矿物质。原来透过简单的实验就可提取出粟米片中人工添加的矿物质，一起动手试试做吧！

材料和工具

• 粟米片
• 磁石
• 薄身透明胶杯
• 搅拌机

2步骤 Step by Step动手做

步骤1：将一碗粟米片倒入搅拌机内，加入水至完全覆盖粟米片，然后把粟米片搅拌成糊仔状态。

步骤2：将粟米片糊仔倒入胶杯内，用磁石在胶杯的表面旋转，同时轻轻地搅拌粟米糊仔，慢慢你会发现小黑点跑出来了，而且会跟随磁石移动。这些黑点就是人工添加的铁质。 

为何生产商要在粟米片中添加人工铁质？

铁质是人体必需的重要矿物质，缺乏铁质会导致贫血，影响血红蛋白的生成，降低氧气运输的能力。儿童和青少年对铁质的需求较高，添加铁质能满足这些人的日常需求。因此，许多品牌的粟米片会在产品中添加人工铁质，以增强其营养价值。

除粟米片外，还有哪些天然食材含有丰富铁质？

腐竹本身是「三高一低」的健康食品，即高铁、高蛋白、高钙、低胆固醇。那么用同一做法是否也能吸出铁质？

人工添加铁质还是有机铁比较好？

因为腐竹里的铁质是有机铁，存在于生物体的组织中，以蛋白质结合的形式存在，这形式的铁不具磁性，但较易被身体吸收。因此，获取铁质的最佳方式是通过均衡饮食，以获得自然来源的有机铁。

动手试试看

重复以上步骤，将腐竹取代粟米片，看看磁石又能否吸出铁质。结果：实验失败⋯⋯

STEM实验2：有生命的乒乓球

哪吒小妹在米盆中奋力地摇，她究竟在做甚么？突然，两个一红一蓝的小圆球从米盆中跳了出来，难道她炼丹成功，将哪吒及敖丙的灵魂提炼出来了？

材料和工具

• 米
• 不同大小的容器
• 乒乓球

3步Step by Step跟住做 

步骤1：将米倒入容器中，至大半满。

 步骤2：将乒乓球压入米堆中直至完全掩没。（图片来源：工程师妈妈）
 

*小贴士：如果不想把米倒到地上，建议可以用有盖的容器，先关上盖后才奋力摇晃，但这样就较难观察。 

 步骤3：用双手奋力地摇晃米盆。当你看见米盆中有点颜色冒起时，请继续摇晃，乒乓球就快要跳出来了。
 *小贴士：摇晃的重点在于速度而不是幅度，小幅度及快速地摇效果更佳。

科学原理

这是因为密度的原理。乒乓球是空心的，密度比米低。当摇晃米盆时，密度较大的米会向下跑，而密度较低的乒乓球则会往上跑，骤眼看就好像乒乓球从米中跳了出来。

动手试

运用同一原理，尝试用不同物料的球体，例如发泡胶球、锡纸制成的圆球、网球等，放进米盆中再进
行同样实验，推论结果。

STEM实验3：自制裸视投影器

3D裸视电视虽然还未普及，但只要明白裸视背后的原理，极低成本也能在家观赏3D裸视影片，而且制作十分简单。在此之前，还可以吃杯啫喱享受一番。

材料和工具

• 啫喱杯（圆身大杯装）
• 胶片
• 剪刀
• 双面胶纸

点击图片浏览5步Step by Step跟住做：

制作心得

想投影的效果更佳，建议将萤幕的光度调较至最亮，以及在全黑的环境下进行。如果手机的保护贴有防偷窥功能，效果会更佳。

测试时间

在YouTude搜寻带有「black background」字眼的影片，例如Dragon black background，然后将啫哩杯投影器放在手机萤幕上，原本平面的影像，顿时变得活灵活现。

科学原理

透明胶片和果冻杯都是透光的，这意味着光线可以通过这些材料。当光通过这些材料时，会发生折射，果冻杯折射光线上斜面胶片，斜面胶片就会将光线集中射向我们的眼球中。

STEM实验4：发光机械人

为人父母，总会说期待着小朋友长大后发光发亮，小朋友可能很难明白，人又如何发光发亮呢？虽然人不能够真正发光，但机械人可以啊！一起动手做个发光机械人，来感动父母吧！

材料和工具

• 纸杯
• CR2032钮型电池
• 手工毛毛条
• 5毫米LED灯
• 双面导电铜箔胶带（以下简称「铜贴」）
• 眉钳
• 颜色笔
• 针（铜贴及LED灯可以在网购平台购买）

点击图片浏览8步Step by Step跟住做：

科学原理

将毛毛条造成的「小手」互相牵起来后，就会形成闭路电流。闭路是指具有完整连接的电路，电流在其中以回路形式流动。而打开「双手」时就是开路电流，此时LED灯是不会发亮的，因为电路没有完整地连接，电流不会流过LED灯，所以不会发光。

STEM实验5：红茶秒变清水

小朋友们，相信很多家长也曾经带你们亲身欣赏魔术表演。表演过后，有几多小朋友会立刻想成为真正的魔术师？接下来就让我们一起上一堂魔术师速成班，将红茶变清水！

材料和工具：

．空的茶饮樽
．维他命Ｃ
．碘液
．清水
．食用色素
．石磨（非必需）

步骤：

1. 将清水倒满空的茶饮樽，并加入碘液混合，使清水变成红茶的颜色。 

2. 把维他命C磨成粉状。

3. 加入磨成粉状的维他命Ｃ后摇一摇，瓶内液体的颜色就会从红茶的颜色变回清水的颜色。

点击图片浏览详细步骤：

科学原理：

这是氧化还原反应的其中一个例子，维他命C有还原的作用，能让碘液中的碘得到电子，还原成无色的碘离子，因此液体就由茶色变成透明。

一起动身做个「小法术」

把清水、碘液及少量绿色色素混合，令混合物变成混浊的灰绿色。再加入魔法维他命C粉搅拌，碘液慢慢地变回透明，「魔术师」成功将混浊的液体变回发光发亮的萤光绿色。

STEM实验6：消失玻璃棒「魔法」

西游记有隐身术，哈利波特有隐形斗篷，来到现实世界又是否有令物件消失的方法？一起来做实验，现实中也有「消失的玻璃棒」。

材料和工具：

．玻璃杯
．玻璃棒
．油
．水

步骤：

1. 先将玻璃杯装满水，放进玻璃棒，观察玻璃棒在水中的折射角度。

2. 将玻璃杯中的一半水换成油，记住要静待油及水完全分层后，才放进玻璃棒。这时玻璃棒竟然被「折断」，在油层中的玻璃棒消失了！

3. 把玻璃杯中的水和油倒走，再装满油，然后放玻璃棒，更是整条玻璃棒消失了！

点击图片浏览详细步骤：

科学原理：

玻璃的折射率和油的折射率非常接近，因此光在玻璃棒和油的界面不发生反射和折射，光完美地穿透了，玻璃棒就有如消失了一样。

何为反射和折射？

拿出水杯、筷子、小水缸及镭射笔动手试试看。

• 折射：折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，所以在水杯中的筷子折断成两段。
• 全反射：当光线穿过一个介质时，光线没有发生折射，而是完全反射回原介面，就是全反射。

STEM实验7：隔空提杯

你能想像如何在不接触杯子的情况下将其提起吗？这次就跟大家分享一个「隔空提杯」的魔术，只需汽球、塑胶袋，原来不需要接触纸杯都能轻易将它提起。让我们一起动手来试试这个既简单又神奇的魔法吧！

材料和工具

• 纸杯
• 气球
• 塑胶袋
• 水

隔空提杯方法1：

将气球放进纸杯内，吹胀气球，直至气球的大小刚好填满纸杯的空间。
然后提起气球，此时你会发现纸杯同时被提起了

隔空提杯方法2：

把塑胶袋放进纸杯，并将水注入塑胶袋内，直至塑胶袋内的水与纸杯容量相约。然后提起塑胶袋，此时纸杯也同样被提起了。

观察两者有何共通点？

塑胶袋及气球都因为注满水或充气后，与杯接触，令接触面产生摩擦力。同时膨胀的
气球或塑胶袋都会让纸杯形成真空的状态。那么是摩擦力，还是真空的大气压力，使纸杯得以隔空提起？

动手做排除法实验

在纸杯底开两个洞，令真空状态无法形成，重复以上实验，看看结果是否一样？一样的结果，排除了真空气压的力量，那么隔空提杯的力量就是来自物件与物件之间的摩擦力。只要杯子的重力不超过最大的静摩擦力，摩擦力便能与重力平衡，使杯子被提起来。

想一想：如果将纸杯改为陶瓷杯，陶瓷杯表面光滑且重量较重，那么使用气球还是塑胶袋会比较容易提起它？

STEM实验8：自制地震仪

「妈妈，今年暑假为甚么不去日本旅行？」「因为有预言指日本将会发生大地震。」虽然我们不能准确预测何时会发生地震，但如果地震发生了，我们又是否可以准确检测地震的强度？靠感受？靠伤亡程度？这未免太不科学了！让我们来做一个简单的地震仪。

材料和工具

• 纸皮箱
• 长纸条
• 纸杯
• 绳子
• 笔
• Blu - Tack
• 剪刀
• 硬币

点击图片浏览STEM活动步骤：

科学原理

我们制作的是悬挂式地震仪，这利用了重物的惯性原理。在震动期间，绳子末端悬挂的重物保持静止，而盒子却在移动，导致重物产生位移，从而可以在纸上记录到震动过程。

STEM实验9：水中立筷子 疯狂玩泡泡

小朋友最爱吹泡泡、浸泡泡浴，但有没有想过一拍就破的泡泡也可以成为支架的材料？清水中加入一点点洗洁精，就已经可以吹出大量气泡？以下介绍的小实验，小朋友们一定会玩得疯狂，小心吹到一屋都是泡泡啊！

材料和工具

• 筷子
• 高身杯
• 水
• 洗洁精
• 饮管

点击图片浏览STEM实验的材料与步骤：

工程师妈妈话你知科学原理！

在普通的清水中，清水的浮力及筷子本身的重心力，令筷子不能在水杯中直立。而洗洁精是表面活性剂，能令水的表面张力降低，从而令气泡更容易形成。大量气泡如微小的「支架」，从多方面支撑着筷子，故能令筷子直立于水中。

STEM实验10：一公升的光 水樽内加一样东西折射会不同

同一支电筒，用相同的距离与角度照射，竟然会得出不一样的效果？是电池的问题吗？非也！原因竟与一瓶水有关。让我们一起来试试这神奇的小魔法，拆解背后的科学原理吧！

材料和工具

• 纸箱
• 胶樽
• 水
• 电筒
• 模型公仔
• 鎅刀
• 牛奶

点击图片浏览STEM实验的材料与步骤：

工程师妈妈话你知科学原理！

这是光的折射及反射，当光线射进水中时，会因为光速的变化而折射，同时光线会在水樽的内壁进行多次反射。在折射及反射的共同作用下，使光线得以从多角度照射。

比一比：

尝试在水樽内加入一、两滴牛奶，重复用电筒模拟太阳照射的动作。对比只用清水照射，光线会较柔和，而且纸箱内每一个角落的光线强度也较平均。这是因为光的散射，牛奶中的微小脂肪和蛋白质颗粒会使光线在不同方向上偏转，从而使光线变得柔和及平均地射向每一个角落。要是牛奶加多了，会使水的透明度下降，减少了直射光的强度。

STEM实验11：牛奶盒种豆芽

俗语有话「春吃芽、夏吃瓜、秋吃果、冬吃根」，春天正是吃嫩芽防病养生的最佳季节。但明明学校教种的绿豆是又高又幼，究竟肥肥短短的豆芽是如何种出来呢？

材料：

．绿豆
．牛奶盒
．水
．鎅刀 

点击图片浏览STEM小实验步骤： 

豆苗及豆芽的分别

老师教种的是豆苗，上述实验教种的则是豆芽，两者分别在于阳光。种子在黑暗的环境中会利用内部储存的淀粉转化为能量，以促进细胞分裂和生长。这方法所供应的能量有限，限制了植物的生长。最终，绿豆只会发芽，但无法长成幼苗。至于在阳光下生长，绿豆种子一样可以吸水发芽。发芽后，绿豆会开始进行光合作用，利用阳光转化二氧化碳和水，产生氧气和能量（葡萄糖），为绿豆的生长提供了更多的能量来源。因此豆苗可以越长越高。

STEM实验12： 可乐喷泉

万乐珠加可乐会令可乐大爆发，可能大家都已经玩过，但原来还有其他方法可以令可乐喷发！甜的可乐大家饮得多，不妨试试盐加可乐，除了味道惊人，它的喷发能力也非常惊人。

材料：
．可乐 / 各式汽水 （支装汽水喷发效果会更明显）
．玻璃杯
．食盐
 

点击图片浏览STEM小实验步骤：

可乐爆泉科学原理：

盐析是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程。可乐加盐会产生大量气泡，这是盐析现象，原因是食盐溶于可乐之后，溶液浓度升高，导致可乐中的二氧化碳溶解度下降，因而大量析出。盐析现象并未生成新的物质，因此属于物理变化而非化学变化。如果想小朋友较易理解，可以用「一山不能藏二虎」来比喻。

STEM实验13：自制灭火筒

冬天天气干燥，天文台不时发出红色火灾危险警告，山火亦时有发生。洛杉矶山火更持续烧了差不多一个月，一共摧毁了九千多座建筑物，造成重大经济损失。原来利用厨房两种常见的东西，就能做出简单的灭火器。虽然效能比不上真的灭火器，但科学原理却是一样，快来动手试试看吧。

STEM小实验材料和工具：

• 梳打粉
• 白醋
• 蜡烛
• 玻璃杯
• 点火器

点击图片浏览STEM小实验步骤：

自制灭火筒科学原理

将醋和梳打粉混合，会立即发生化学反应，产生大量气泡。梳打粉的主要成分是碳酸氢钠，与醋酸接触后，会产生水、乙酸钠和二氧化碳气体。二氧化碳的密度比空气大，当我们将杯中的气体倒向蜡烛时，二氧化碳气体会下沉，就像水一样浇在燃烧的蜡烛上。当火焰周围都被二氧化碳气体包裹住，蜡烛就会因为缺少氧气，无法继续燃烧而熄灭。

原来小苏打+白醋是这样！
NaHCO3（小苏打）+ CH3COOH（白醋）= CH3COONa + H2O + CO2

STEM小实验启发：
梳打粉产生的二氧化碳气体量惊人，一汤匙就可以释放逾五公升的气体！

STEM实验14：我要成为飞机师 制作机翼模型

不少小朋友都对飞行有憧憬，梦想有一日能够驾驶飞机冲上云霄。很多机构及学校也因应航空热，不同的小机师体验课程应运而生。回归基本，大家对飞机机翼的运作原理了解有几多？原来只需简单的材料，在家也能制作机翼模型，大家一起来动手实践飞行梦吧！

STEM小实验材料和工具：

• 风扇    
• 长竹签 / 筷子
• 饮管    胶纸    / 双面胶纸    
• 间尺    
• 硬卡纸 / 废弃牛奶盒
• 剪刀    
• 打孔机

点击图片浏览STEM小实验步骤：

机翼模型科学原理

当气流经过机翼上下表面时，上表面路程比下表面长，气流在上表面的流速比在下表面流速快。根据
伯努利定律，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大，因此下表面的压强大于上表面的压强，由此产生压力差，这个压力差就是使飞机飞起来的升力。

STEM小实验启发：

将风扇的风速调教到最大，机翼模型就会缓缓地升起在半空中。当风扇关掉后，机翼模型立刻往下堕。

STEM实验15：乌鸦喝水气压实验

相信很多小朋友都有听过乌鸦喝水这个寓言故事，但大家又有否反思其方法是否最有效？如果小石头沾满了泥泞，瓶中的水就会被污染了。而且石缝间有很多空隙，瓶中的水就难以完全取出饮用。

材料和工具

• 胶水樽
• 气球
• 皱纹胶纸
• 气泵（非必需）
• 塑胶饮管
• 鎅刀
• 色素（非必需）
• 
  材料和工具（图片来源：受访者提供）

STEM实验步骤

1. 在塑胶饮管较高的位置开一个小圆孔。（用鎅刀开洞时，请寻求成年人的协助。）小圆孔的大小要足够让塑胶饮管穿过。

2. 在胶水樽内加入清水，并加入色素以便观察，清水的分量不要超过小圆孔。

3. 吹胀一个大气球。然后与家人一同合作，一人捉紧气球入气口以免漏气，另一人将气球套入胶水樽口。当放手的一刻，胶樽内的清水有如喷泉般涌出来。

科学原理

这无形的力量就是大气压力，气球中的空气形成高气压，将胶樽内的水压出饮管。

动动手，一同将高压及低压呈现眼前！

在大水樽不同高度位置开洞，再用皱纹胶纸封着洞口。在水樽内注入液体，撕去皱纹胶纸，然后观察不同高度的洞口出水情况。较低的洞口水压较高，溢出的水就会较远。

STEM实验16：「白努力」定律

常说努力温习过后一定会有好成绩、有付出便一定有所得，但原来世界真的存在「白努力」定律……No、no、no，这里说的「白努力」定律不是白费努力的意思，而是一种流体力学定律，又名「伯努利定律」。

材料和工具

• 两大一小气球
• A4纸
• 可屈曲的塑胶饮管
• 双面胶纸 / 胶水
• 剪刀
• 圆形模具
• 热熔胶枪 / 簿贴

点击图片浏览STEM实验步骤：

1. 用大碗作圆形模具，在A4纸上剪裁出大圆形。
2. 在圆形剪出一个开口，并于开口边缘贴上双面胶纸或涂上胶水。
3. 剪去塑胶饮管的一小段，然后将圆形的开口复合成如图中的小漏斗，在漏斗底部开一个小洞让塑胶饮管穿过，最后用热熔胶或簿贴封底。
4. 吹胀一个小气球。持续往塑胶饮管吹气，然后将小气球放在小漏斗上，小气球就往上悬浮了。

科学原理

当我们往塑胶饮管吹气时，形成了一条流动的空气柱，这个空气柱的压力比周围的空气都低，所以每当气球要从气柱里掉出来的时候，周围的高压空气会把它推回空气柱内，气球就能得以稳住在半空。而伯努利定律就解释了移动的流体（如气体或液体）比不动的流体压力更低。

动动手，试一试，想一想

吹胀两个大气球，悬挂在半空中，两个气球之间保留一些距离，在气球中间吹气，两个气球会被拉近还是弹开？尝试用伯努利定律来解释。

STEM实验17：自制万圣节发光鸡蛋

万圣节将至，一起动手做应节装饰的同时， 不忘融入科学元素，边玩边上化学课，令学习可以变得饶富趣味。父母可能觉得化学实验需要很多工具，其实我们只需要一只鸡蛋，家中的厨房已经充满了各式各样的化学工具了。即跟著工程师妈妈，简易几个步骤就可自制万圣节发光鸡蛋！

材料和工具：

．玻璃杯
．鸡蛋
．白醋
．电筒
．萤光笔芯（非必须，建议选购可换笔芯的萤光笔， 能够较易取出萤光笔芯。）

点击图片浏览自制万圣节发光鸡蛋步骤：

发光鸡蛋科学原理

鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，与白醋发生化学反应后，蛋壳会渐渐溶解，壳上冒出的泡泡就是化学反应所产生的二氧化碳气泡。由于鸡蛋中的蛋白质会因为大量白醋而变质，建议各位小朋友不要吃掉白醋鸡蛋。

STEM实验18：一种常见饮品做出万圣节DIY发光餐饮

万圣节「发光」特饮准备一杯汤力水和一杯普通水，关掉家中的灯，再用紫外线手电筒照射两杯饮料，结果只有汤力水「发光」。顺道一提，小朋友们，原来用汤力水制冰，再将汤力水冰放入饮品中，同样会有「发光」的效果呀！

材料与工具

• 汤力水    2罐
• 鱼胶粉     1盒
• 啫喱粉    1盒
• 朱古力笔    1支
• 器皿     2个（容量能够盛载汤力水、鱼胶粉、啫喱粉的混合物就可以）
• 汤匙    1支
• 过滤网     1个
• 模具    2款不同图形
• 紫外线手电筒    1把

点击图片浏览万圣节DIY「发光」啫喱步骤：

万圣节「发光」啫喱科学原理

喝下「发光」汤力水是否安全？你喝进去的并不是萤光增白剂，而是一些具有萤光反应的物质 —— 奎宁（Quinine）。当奎宁的电子吸收了紫外线后就会被激发、跳到较高能阶，但是状态极不稳定，因此需要释放掉从紫外线中吸收的能量，而释放形式就是发光。此外，紫外线的波长短、能量大，用它照射有萤光反应的物质就会发出萤光。

延伸学习

市面上买到的饮料除了汤力水会发光外，还有甚么饮品会发光？

STEM实验19：用盐自制冰雕艺术

虽然香港冬天不会下雪，更没有冰雕嘉年华（不是商场活动那种），冰雕对香港小朋友来说可能很陌生。踏入12月，天气开始转冷，就让我们在家中用科学制作冰雕艺术，足不出户也能感受冰天雪地的感觉，成品更有意想不到的艺术色彩。

材料与工具：

• 大牛奶盒
• 水
• 盐
• 食用色素
• 盘子

点击图片浏览小实验步骤：

用盐自制冰雕艺术科学原理

盐有吸热作用，会使冰块的熔点降低，下降至零度以下，并且更难再冻结，从而加快了冰的融化速度。需要注意的是，固体的盐不能融化冰，真正起作用的是盐水。室温下，冰的表层都有一层融化的水，盐倒在冰面后就溶解在水中，形成盐水。

盐溶解于水的过程中会吸收冰的能量，使冰溶解成水，有更多的水就能溶解更多的盐，形成更多的盐水，吸收更多的能量，加快冰的融化速度。在北方的冬天，人们会在冰冻的路上撒盐来融化冰雪，就是利用这个原理。

STEM实验20：隔空灭火

原来蜡烛都要呼吸？人无氧气会死，原来蜡烛无氧气都会「死」。消防员是不少小朋友的梦想职业，想成为一个真正的消防员，就要先了解以下实验的原理。

材料和工具

• 不同大小的玻璃杯
• 蜡烛
• 点火器
• 计时器（非必须）

点击图片浏览2个小实验步骤：

隔空灭火科学原理

产生火需要三大要素：燃料、氧气、热能，又名「火三角」。反过来说，只要移除其中任何一项要素，已生成的火就会熄灭，而以上实验就运用了隔绝空气中的氧气来灭火，简称「隔空灭火」，这个概念也可以应用在火灾与消防的认识上。在实验一中，玻璃杯的容量越大，含氧量自然越高，所以大玻璃杯中的蜡烛会最迟熄灭。

当蜡烛燃烧时，大部分的蜡与空气中的氧（O2）产生化学反应形成水蒸汽（H2O）以及二氧化碳（CO2）。燃烧生成的二氧化碳，因为燃烧放热使气体膨胀，密度变小，二氧化碳会先聚集在容器上方，因此在实验二中较长的蜡烛就会先熄灭。

动动脑时间

当所有蜡烛熄灭后，慢慢地拿起玻璃杯，为甚么垫底的硬卡纸也会一并地吸起？

文、图片授权：工程师妈妈Yanny