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物理應用
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  • 牛頓溜滑板
  • 力與運動(第五冊第二章)
  • 牛頓第一運動定律、牛頓第二運動定律、牛頓第三運動定律
  • 45分鐘
  • 黃之新
  • 一、 利用滑板教具的實驗,學生能了解物體有維持原來狀態的特性(慣性定律)。
    二、 利用滑板教具的實驗,學生能了解若受力相同時,質量與加速度的關係。
    三、 利用滑板教具的實驗,學生能了解作用力與反作用力的關係。
  • 萬用貼地車x2、童軍繩或不易被拉伸的繩子(長5m)
  • 一、 因示範實驗需要,需邀請不同體重的同學參與,可先詢問同學的意願。
    二、 實驗進行時需注意安全,不要撞到課桌椅或牆壁等硬物,以免受傷。
  • 檔案下載
    教案-牛頓溜滑板.pdf | 牛頓溜滑板PPT.pdf |
  • 時間 教學活動流程 教學資源
  • 5分鐘
    一、 生活連結與預測
    1. 引起動機:教師以說故事(車禍並引起爭執)的方式,帶入包含汽車剎車、出力丟擲物品、兩人互推等例子,引導學生思考。
    2. 生活連結:教師以舉例的方式,引導學生回想生活經驗並討論有關之現象。如:汽車於綠燈起步時或紅燈減速時,車內人員的運動狀況。
    3. 舊課程回顧:複習速度與力的相關概念。
  • 25分鐘
    二、 操作與觀察
    【實驗一:牛頓第一運動定律】
    1. 請學生坐在貼地車上,當沒有施加外力時,學生靜止不動。(靜者恆靜)
    2. 將繩子綁在貼地車上,老師沿直線方向拉動車子,觀察學生身體的傾移方向。注意:學生需抓穩貼地車。
    【實驗二:牛頓第二運動定律】
    1. 邀請一位較胖的學生坐在貼地車上,操作者以固定大小的力從學生背後推動,使學生在固定的時間長度(例如2秒)移動固定的距離(例如2公尺)。注意:請另一位同學協助安全防護。
    2. 邀請一位較瘦的學生坐在貼地車上,重複步驟1,操作者感受前後施力大小的差異。(這個實驗需考量受到力矩產生轉動加速度)
    3. 將一顆球靜置於貼地車上,用力拉動繩子使貼地車猛然向前加速,觀察球的運動狀況。(想辦法降低摩擦力的影響)
    4. 同上,改成貼地車及貼地車上的球具有初速度,再猛然拉停貼地車,或貼地車突然轉彎,觀察球的運動狀況。
    【實驗三:牛頓第三運動定律】
    1. 老師邀請一位較瘦的同學,兩人各自坐在貼地車上,貼地車的位置標示記號。(兩人體重差距越大越好)
    2. 繩子兩端分別纏繞在兩人的一隻手掌上,將繩子拉緊,雙手握住後,手肘緊靠大腿。
    3. 老師瞬間用力拉動繩子,請同學觀察兩人的位移與速度,老師同時可大約估計出學生的體重。注意:可事先請學生預測結果。
    4. 恢復步驟2姿勢後,換學生瞬間用力拉動繩子,請同學觀察兩人的位移與速度。注意:可事先請學生預測結果。
    5. 師生同時施力拉動繩子,請同學觀察兩人的位移與速度。注意:可事先請學生預測結果。
    6. 老師邀請一位較胖的同學,各自坐在貼地車上,並重複步驟2至5,觀察結果有何差異。(兩人體重差距越大越好)
    影片觀賞
  • 10分鐘
    三、 原理說明
    利用貼地車易滑動的特性,分別進行牛頓第一、二、三定律的實驗:
    1. 實驗一:靜者恆靜,物體受力移動的瞬間,會呈現為維持原來運動狀態而傾移的狀況。
    2. 實驗二:操作者依據貼地車乘坐者質量不同,必須調整施力大小來造成一樣的加速度,才能在相同的時間移動相同的距離。用來引導學生了解牛頓第二運動定律。
    3. 實驗三:觀察老師施力拉學生時,老師同時也會移動。用來引導學生了解老師是受到反作用力而移動,藉以說明牛頓第三運動定律。
  • 5分鐘
    四、 問題與討論
    1. 相同作用力下,胖子瘦子各自的加速度大小比較。
    2. 兩人互拉,各自所受的作用力大小比較。
    3. 相同作用力下,欲使兩人有相同的加速度,則應如何選擇兩人?
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