翻滾吧！「毛毛蟲」

  彈簧一定要用塑膠材質才可以移動嗎？如果改用隨手就可以取得的材料—紙，也 會有相同的效果嗎？什麼原因可以讓紙彈簧不斷移動？可以設計不同造型的紙彈簧嗎？

 

【X博士摘要說明】

1. 研究製作可翻滾的紙彈簧。
2. 探討影響紙彈簧翻滾的原因。
3. 設計造型紙彈簧。

 

第 53 屆 國小物理科作品

題目：翻滾吧！「毛毛蟲」

作者：臺北市內湖區東湖國民小學的同學們

 

【摘要(原文)】

這個研究從五上自然與生活科技領域中「力與運動」的單元出發，探究最佳翻滾紙彈簧的條件，及影響翻滾的因素。『DIY』的樂趣，是我們研究這次主題“翻滾吧！『毛毛蟲』”的動力。使用容易取得的紙張，居然能做出有趣的玩具，實在簡單又有意思！首先我們從製作可翻滾的紙彈簧中發現：紙彈簧的內/外直徑大小、圈數和黏接方式都是製作紙彈簧的要件，其次我們也了解到重力、摩擦力、力矩，是紙彈簧翻滾的原因。透過實驗發現：紙張種類、紙張厚度與重量、砂紙粗細、斜面材質、斜面角度、翻滾的位置、不同造型都會影響紙彈簧翻滾的情形，利用前面的實驗結果，可以輕鬆製作出最會翻滾的「紙彈簧」。

 

【X博士步驟說明】

●紙彈簧外徑的大小是否會影響紙彈簧翻滾的情形

取西卡紙，畫出內/外直徑為4㎝/5㎝、4㎝/6㎝、4㎝/7㎝、4㎝/8㎝的同心圓，做成 4 份不同外徑的紙彈簧。分別放在斜板角度 25 度上翻滾 10 次。

   

達陣次數最多為內徑4㎝外徑6㎝的紙彈簧，達陣次數多達 8 次，其他紙彈簧皆無法順利到達終點。

 

●紙彈簧內徑的大小是否會影響紙彈簧翻滾的情形

   

表現最好的是內徑 4 ㎝外徑 6 ㎝的紙彈簧。

 

●紙彈簧的圈數是否會影響紙彈簧翻滾的情形

   

紙彈簧黏 50 圈達陣成功機會最高，翻滾的情形較理想。

 

●紙彈簧造型是否會影響紙彈簧翻滾的情形

   

當斜板角度在30度，翻滾位置在12㎝處，橢圓形、圓形、八邊形紙彈簧都可以順利到達終點，所以 30 度很適合紙彈簧翻滾；但三角形、正五邊形紙彈簧到達終點的成功次數不理想，這兩種多邊形造型的邊數都是奇數，可見這類多邊形紙彈簧不是製作造型紙彈簧的最佳選擇。

 

數據分析與結論

★紙彈簧翻滾受到重力、摩擦力與力矩，三種因素影響。

（一）重力：使紙彈簧翻滾而下，將位能轉變成動能。

（二）摩擦力：能夠讓紙彈簧不斷地在斜面上一步一步向下翻滾。

（三）力矩：需要用手施力使紙彈簧產生翻滾。

★紙彈簧翻滾的能量轉換。紙彈簧翻滾時，原本存在的位能會轉變成翻滾的動能。

★紙彈簧同心圓內直徑、外直徑的大小、圈數、黏接方式會影響紙彈簧翻滾的情形、達陣次數。製作最佳翻滾紙彈簧，建議：

（一）西卡紙的重量適中，最適合拿來做紙彈簧。

（二）同心圓內直徑 4 公分、外直徑 6 公分。

（三）同心圓黏接處要重疊 1 公分。

（四）紙彈簧圈數黏接 50 圈翻滾的情形最好。

 

以下是評審給的評語

   

 

【X博士評語】

紙彈簧一邊翻滾、一邊「走」斜坡的過程，好水往下流，紙彈簧就像小水珠彼此牽連著，彼此間有一股能量在傳送，上方最後一片紙圈，跨過下方紙圈後往前跨一步，繼續帶動紙彈簧的紙圈，形成有趣的科學玩具，而利用簡單的材料就可以做出可翻滾的彈簧，不妨可以試試看。

 

🔥🔥專業科展線上課程🔥🔥

科展免費分享內容

科展秘笈系列影片

科展Podcast
【科展秘笈-研究攻略】

孩子的科學遊戲：53個在家就能玩的科學實驗全圖解
https://www.books.com.tw/products/0010758522

科學X博士
粉絲頁：https://www.facebook.com/doctorx9000/
官網網址：http://doctorx9000.com/
IG：https://www.instagram.com/doctorx9000/
LINE官方帳號：https://line.me/R/ti/p/%40doctorx9000
合作連絡：doctorx9000@gmail.com