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氣墊船
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翰林四下第一章:生活中的力 康軒三上第二章:生活中的力 南一四下第一章:生活中有趣的力
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翰林:力的傳送 康軒:還有什麼不一樣的力 南一:生活中的各種力
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40分鐘
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科學學習中心
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一、 了解氣體可以佔有空間,從操作中知道施力可以改變物體的運動狀態
二、 了解物體表面結構與性質改變,會影響摩擦力大小。而摩擦力會影響物體運動的情形。
三、 利用實驗與過去經驗,能找出讓氣墊船移動得更遠的方法。
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瓦楞紙版(直徑8公分)、#9夾鏈袋、雙面膠、剪刀、尺、筆、配重小物
- 時間 教學活動流程 教學資源
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5分鐘一、 生活連結與預測
1. 引起動機與生活連結:
(1) 說說看小時候玩大型氣墊遊樂園的感覺?(軟軟的很安全不怕撞到)
(2) 玩過旋轉的風車嗎?說說看它是怎麼轉動的呢?(力量來自風吹動)
(3) 吹過汽球嗎?是輕易的吹入空氣還是非常費力呢?
2. 舊課程回顧:
(1) 將塑膠袋裝滿空氣後會鼓起來,知道空氣是佔有空間的。
(2) 擠壓塑膠袋內的空氣後會從袋口快速流出而變成風。壓縮後的空氣可以傳送力量快速流動使物體移動。
(3) 課本有介紹噴氣飛橇,說說看它是怎麼前進的呢? -
20分鐘二、 操作與觀察
1. 依據操作步驟來裝置氣墊船後進行實驗。
2. 教學提示:
(1) 在夾鏈袋其中一面的正中央,畫出6cmx6cm的正方形,打開夾鏈袋用剪刀將正方形剪下。
(2)將夾鏈袋翻至背面,使用雙面膠將瓦楞板黏貼固定於正中央。
(3)嘗試將正方形開口處朝下放置於桌面平坦處,手握住瓦楞板,在桌面上
下來回輕拍數次直至袋子內充滿空氣。
(4)多練習幾次,如何讓空氣順利的進入夾鏈袋中並充到最飽。
(5)嘗試將手放在瓦楞板上還是放在夾鏈袋後方將氣墊船往前推出,哪一種
方法會讓氣墊船滑動較遠。
(6)使用測距App「Smart Measure」告知測量出的距離。
(7)將氣墊船充飽與未充飽時來推推看,說一說你觀察到什麼。
(8)和同學互相比賽看誰的氣墊船滑行的較遠。
(9)調整重量、位置或是其他變因再和同學挑戰。
(10)請自行利用表格來記錄自己的氣墊船前進的距離,及改變的方法。
3. 延伸探究:請先預測結果後,再進行實驗驗證。
(1) 如何有效的充飽氣墊船?與拍打高度有關還是與力量有關?
(2) 請說一說除了手機App之外還可以利用什麼來當標準快速測量出距離呢?
(3) 說說看,氣墊船充飽或未充飽時移動的距離會較長?為什麼呢?
(4) 說出你的氣墊船滑出的距離能贏過同學是什麼原因呢?
(5) 請學生討論(4)的原因是否相近,大家要怎麼做到統一呢?(控制變因)
(6) 請同學說說重新改造後的氣墊船哪裡不一樣。會移動更近還是更遠? -
5分鐘三、 原理說明:
1. 薄塑膠袋上下拍拉過程中使塑膠袋內部空間大小改變,造成低壓區域使袋外的空氣流動進塑膠袋中。
2. 氣墊船充飽氣後,與平面的接觸面積減少(正中央開口處僅有空氣沒有產生摩擦),有效減少摩擦力,才會平順的滑行。
3. 重量、平衡、施力大小、摩擦力等等條件都會影響移動的距離。
4. 實驗時必須要有控制變因(材料相同),操縱變因不同同學製作當然會(有許多差異性),實驗結果=應變變因就是(移動的距離)。
5. 觀察別人的氣墊船後再來修改自己的氣墊船,就是科學進步的精神。
6. 空氣若進入物體與接觸面之間的縫隙,由於摩擦力大小和接觸面性質有關,因此摩擦力也會跟著改變。 -
10分鐘四、 問題與討論
1. 如何快速的將夾鏈袋充氣呢?可能用到哪些學過的原理?
解答:快速上下來回拍拉過程,夾鏈袋拉起時,內部體積變大,產生低壓區,空氣會自下方開口處流入夾鏈袋內,往下拍時,夾鏈袋下方開口處被平面封閉,空氣被關在袋子內部。與向下拍拉的力量大小無關。
2. 除了手機App之外還可以利用什麼來當標準快速測量出距離呢?
解答:可以先測量地面的磁磚長度為基準,操作後計算氣墊船移動的磁磚格數,經計算便能得到移動距離。或直接在地面上標示刻度(例如每20cm一格)亦同。
3. 充飽後的夾鏈袋與沒充氣的夾鏈袋往前推後會有何差異?為什麼?
解答:充飽的氣墊船底部與地面的接觸面積較少(摩擦力較小),未充飽的氣墊船幾乎貼著地面,接觸面積較多(摩擦力較大),所以對移動距離產生影響。摩擦力的方向與移動方向是相反的。
4. 說出你的氣墊船滑出的距離能贏過同學是什麼原因呢?觀察有何不同點?
解答:有可能是充氣越多、施力較大、重量較輕、夾鏈袋較平衡、塑膠瓦楞板貼在正中間、地面較平坦等等。
5. 請學生討論4的原因是否相近,大家要怎麼做到統一呢?
解答:(控制變因)的概念是指實驗時公平性要一致,所以有人出力較強移動距離當然較遠(不公平),單手施力還是雙手施力(不公平),所以比賽前必須統一要求許多條件都要相同才叫做公平=控制變因。
6. 請同學說說重新改造後的氣墊船哪裡不一樣。會移動更近還是更遠?
解答:調整氣墊船上瓦楞板的大小(形狀)、增加(減少)重量、往前(後)擺放位置等等都會影響移動的距離。
7. 夾鏈袋打氣不同次數時(例如3~20次)會如何影響氣墊船前進呢?
解答:上下打氣越多次,夾鏈袋充氣後的體積越大(越肥),前進的距離會更遠。但充氣太多時夾鏈袋會鼓起呈弧形使重心不穩定易歪斜,有可能縮短移動距離。
8. 在瓦楞紙板上增加重物,氣墊船的移動距離會增加嗎?
解答:適度的增加重量後,氣墊船的移動距離會增加。由於氣墊船的重量輕,相對空氣阻力對它的影響就比較大,加重之後可以減少空氣阻力對氣墊船運動速度的影響。 -
參考資料1. https://slc.nstm.gov.tw/Teaching/Details.aspx?Parser=99,4,26,,,,30 科工館科學學習中心王德麟老師光碟氣墊船
2. https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%B0%A3%E5%A2%8A%E8%88%B9 氣墊船
3. https://play.google.com/store/apps/details?id=kr.sira.distance&hl=zh_TW (測距儀 Smart Measure)
4. https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%91%A9%E6%93%A6%E5%8A%9B (摩擦力)
