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。

 

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