大家一起比賽的時候,我們發現有人的跳豆走得又直又快,有人的跳豆走得歪歪扭扭,姿態千奇百怪,我們好奇的問老師原因,於是我們便開始這一系列有趣的實驗。

 

X博士摘要說明】

  1. 探討斜板材質對跳豆運動方式的影響。
  2. 探討跳豆的材質、長寬比例、珠子對運動方式的影響。

 

第 47 屆 國小生活與應用科學科作品

題目:翻滾吧!跳豆

作者:臺北縣三重市集美國民小學的同學們

 

【摘要(原文)

哇!沒想到在彈珠外面加上一個紙盒後,運動方式即由滾動變成翻轉,真是神奇,於是我們從斜面材質與跳豆的材質、長寬比例、重量、形狀方面來探究如何使跳豆走得更直、更快以及更有變化。結果發現:斜面及紙盒的材質要有適當的摩擦力才能走得穩又直;紙盒的長寬比會影響運動的速度;重心不在中心的跳豆則使跳豆行進偏向一方;八邊形的跳豆會產生用側面行走或翻轉的現象。將生活中取材容易的珠子與紙張加以設計,也能變化出許多有趣的實驗。

 

X博士步驟說明】

  • 斜板材質對運動方式的影響

投影片2

  1. 白板最光滑,所以跳豆有滑動現象,不適合進行實驗。
  2. 布面走得最穩、最直,所以選擇以布當作斜面材質。

 

  • 跳豆材質對運動方式的影響

依紙的光滑程度及厚度不同分成兩組,製作跳豆。

光滑组: 投影片、影印紙、粉彩紙、瓦楞紙。

厚度組: 描圖紙、影印紙、書面紙、雲彩紙。

投影片3

  1. 從光滑組的結果可知適當的摩擦力可使跳豆翻滾;摩擦力太小則易滑動。
  2. 跳豆的翻轉速度受摩擦力影響,接觸面越粗糙,摩擦力越大,速度越慢。
  3. 紙的材質越厚,紙張越不易彎曲,平均速度越慢,越不易走完全程。
  4. 影印紙材質平均速度較快,且走得直。

 

  • 跳豆長度對運動方式的影響

製作盒子長度為珠子直徑長的 1 倍、2 倍、3 倍、4 倍、5 倍的跳豆。

投影片4

  1. 1 倍的跳豆長度約等於珠子直徑,所以運動方式如同彈珠滾動。
  2. 跳豆長度越長,力臂越長,滾動所需的力矩越大,所以跳豆速度越慢。
  3. 跳豆長度達珠子直徑的 5 倍時,珠子無法提供滾動所需的力矩,無法滾動。

 

  • 跳豆寬度對運動方式的影響

製作盒子寬度為珠子直徑長的 1 倍、2 倍、3 倍、4 倍、5 倍的跳豆。

投影片5

跳豆的寬度越寬,接觸面積越大,摩擦力越大,平均速度越慢。

 

數據分析與結論

讓跳豆走得更穩、更直、更快—找出適當的摩擦力大小。

  1. 斜板長 90 公分時,角度以 10°為佳。
  2. 斜板及跳豆材質不能過於光滑或粗糙,要有適當的摩擦力才能走得穩。
  3. 跳豆的盒長為珠子直徑的 2 倍,寬度為珠子直徑時,跳豆走得最穩、最快。

 

以下是評審給的評語

投影片6

 

X博士評語】

紙張生活中到處都有,將紙張回收自己製作簡單的跳豆,可以了解物體運動時會受到摩擦力及重力位置的影響,而經過一系列的實驗,讓我們對力與運動有更進一步的瞭解了。