2015年4月30日 星期四

製作潛水艇~浮力1

內        容:利用保特瓶製作簡易潛水艇        適合對象:國小以上學生﹑一般民眾
主要概念:浮力的性質﹑重心的設計            主要技術:壓艙物、進水孔的設計
旨        趣
:藉由製作與競賽﹐親身體驗重心在生活科技上的巧妙運用。引發學員對科技之興趣﹐培養思考﹑創作﹑製作和解決問題能力
設備材料
:保特瓶、錢幣、軟管、三通接頭、注射針筒、透明水缸、打氣筒。
原        理
利用保特瓶潛水艇模型,演示潛水艇應用浮力原理控制上浮下沉的方法。
  1. 物體浮沉的原理:物體放在液體中時
    若所受的浮力>物體的重量,則物體浮在液體上。
    若所受的浮力>物體的重量,則物體浮在液體上。
  2. 潛水艇底部為一大儲水艙及一個高壓儲氣艙:
    當將儲氣艙內的空氣排入儲水艙,高壓的空氣將儲水艙的水
    排出潛水艇,則潛水艇重量減少而上浮。
    當將儲水艙內的空氣吸入儲氣艙,儲水艙內的壓力減少,海
    水流入儲水艙內,則潛水艇重量增加而下沉。
操作過程
潛水艇製作(參考用)
取300毫升的保特瓶,前、後各挖一小孔,作為海水的進出孔。
取錢幣膠帶用繫於保特瓶上,作為穩固艇身的功用。
將潛水艇置入水中,調整錢幣數量位置,使之能保持平衡,不致前後傾斜。
小孔的對面另挖一小孔,插上吸管,接上軟管,再接三通開關及注射筒即成。

潛水艇出巡
準備一裝水的透明水槽,將潛水艇置於水槽內,此時潛水艇所受浮力大於重量故潛水艇浮在水面上。
利用注射針頭和三通開關抽氣,則保特瓶內氣體壓力減少,水由小孔進入保特瓶內並變為紅色。
重複抽氣,則保特瓶內水愈多,潛水艇緩緩下沉。
當潛水艇浮於水中時,潛水艇所受的浮力恰等於潛水艇的重量。

若再抽氣,則潛水艇沉入槽底,潛水艇所受的浮力小於潛水艇的重量
利用打氣筒和三通開關打氣,則保特瓶內氣體壓力增加,水由小孔排出保特瓶內,並緩緩上升。
注意安全:水滑小心摔倒

汽球魔術1~張力

內        容:汽球魔術1~創意汽球﹑隔空吹氣球﹑戳不破的汽球
旨        趣
:藉由製作與競賽﹐親身體驗重心在生活科技上的巧妙運用。引發學員對科技之興趣﹐培養思考﹑創作﹑製作和解決問題能力。
適合對象
:國小以上學生﹑一般民眾
主要概念
:張力﹑氣壓                                    主要技術:大膽與勇氣﹑吹氣球的技巧
設備材料

鉛筆汽球(創意造型用)和打氣筒﹑汽球(隔空吹氣球用)和真空罐含手用抽氣器﹑汽球(戳不破汽球用)迴紋針膠帶及白板筆
原        理
  • 創意汽球超強張力用嘴直接吹不易吹動﹐造型進行時扭捏得當可避免破裂(容許單一方向誇張的變形﹐但切忌全面壓縮)。用手拉長同時用嘴斜吹﹐有機會吹動張力汽球﹐原因是用手拉長幫忙抵抗張力使其達到吹動的臨界﹐用嘴斜吹係利用通道變化增加氣流衝量﹐藉以吹動汽球。
  • 隔空吹氣球
    利用抽氣改變真空罐內氣壓﹐造成汽球外界壓力降低﹐此時不必用嘴吹﹐汽球也會因為外界環境相對壓力變小而膨脹。
  • 戳不破汽球用針刺﹐會導致瞬間爆破發出巨響﹐巨大聲音來源是由於汽球鄰近壓力變化很大造成空氣劇烈振動產生﹐爆破過程包括氣流竄出張力外拉兩項主要因素。利用貼膠帶增加強度﹐或刺在汽球深色鬆弛處﹐少了後者因素﹐汽球不會爆破。
操作過程
  • 創意汽球1.請學員用嘴直接吹鉛筆汽球。
    2.進行創意汽球。不易吹動﹐造型進行時扭捏得當可避免破裂
  • 隔空吹氣球
    將汽球吹至3分滿﹐放入真空罐內鎖緊蓋子。利用抽氣改變真空罐內氣壓﹐同時觀察罐內汽球﹐如此接連重複三次。按鈕緩慢放氣進入罐內﹐同時再度觀察罐內汽球。
  • 戳不破汽球
注意安全:注意汽球爆裂遠離眼睛。

另紙說明
實驗活動補充教材----戳破汽球
單元名稱:戳破汽球
教學目標:了解汽球破裂情形及原因。
實驗器材:汽球(大小不拘)﹐迴紋針﹐膠帶(2cm.5cm寬各一)
實施步驟
  • 步驟1:將汽球吹至8分滿後﹐用迴紋針戳之﹐觀察汽球破裂情形分析原因。
  • 步驟2:設計將迴紋針戳進汽球﹐而汽球保持不破的方法及原理﹐結果填入。
注        意
  • 戳汽球時應盡量遠離眼睛。
  • 迴紋針不可留在有破洞尚未破裂的汽球上
  • 因汽球破裂容易散落地上﹐同學需善後環保。
  • 實驗記錄: 將觀察填入記錄表﹐並且回答下列問題。
  1. 描述汽球吹脹過程之物理現象﹐此時汽球內外壓力何者大?
  2. 汽球破裂的情形及原因
  3. 設計將迴紋針戳進汽球﹐汽球不會立即破的方法﹐並敘述原理
  4. 你能設計一個實驗方法﹐證明汽球從針刺的位置開始破裂?
  5. 你能舉生活或周遭﹐與汽球破裂機制有關連性的例子?

竹蟬~聲波

內        容:自己製作竹蟬                        適合對象:國小以上學生﹑一般民眾
主要概念:聲波的性質﹑轉動                主要技術:松香的融化凝結控制
旨        趣
:藉由製作與競賽﹐親身體驗重心在生活科技上的巧妙運用。引發學員對科技之興趣﹐培養思考﹑創作﹑製作和解決問題能力
設備材料
:底片盒、竹筷子、尼龍繩、松香
原        理
  1. 竹蟬的由來:
    在農業社會中,小朋友所擁有的童玩,皆就近取材於大自然;竹蟬即是我國民俗古玩之一,由於把玩時它會發出如夏蟬之鳴叫聲,材料又使用容易取得的竹子,因此名為「竹蟬」,也稱為「夏蟬」、「河童蟬」、「哮耳仔」、「喇雷底」。在下面兩類的地方經常可以看到。
    1. 民俗村有賣童玩的地方,如美濃民俗文物村。
    2. 竹的故鄉-竹山,有專門在竹類古玩出售。
  2. 竹蟬如何發出聲音?
    靠繩子與竹棒磨擦產生聲音,聲音藉著繩子傳到竹筒裏,利用筒內空間產生共鳴的效果,把聲音放大。
操作過程:竹蟬的製作
  • 搖桿製作
    將竹筷子一頭均勻上一層松香,趁松香硬化前車一溝痕。
  • 圓筒共振器製作
    底片盒底部用燒熱的迴紋針穿洞,尼龍繩穿過打結防止脫落
  • 組合完成
    將尼龍繩一端打一個圓形套節,套住上松香搖桿的這端,使其能繞桿自由轉動,一隻會叫的竹蟬,已掌握在你的手中了。
注意安全:小心松香燒熱燙人

挑戰重力場2~平衡

內        容:挑戰重力場—凌空鋼索﹑步步高陞
旨        趣
:藉由製作與競賽﹐親身體驗重心在生活科技上的巧妙運用。引發學員對科技之興趣﹐培養思考﹑創作﹑製作和解決問題能力。
適合對象
:國小以上學生﹑一般民眾           主要概念:重心﹑轉動力矩
主要技術
:不倒翁的體認﹑紙黏土的性質
設備材料:步步高陞DIY [竹筷數把﹑基座(用過的乾電池)﹑橡皮筋1包﹑布尺1卷]﹑紙黏土鋼索人DIY(鐵絲.紙黏土.鐵鎚.木棍)
原         理
  • 凌空鋼索平衡與鋼索人看起來只有一點支撐右側所有重物,事實上由於重錘位置﹐使得重心就在支點下方﹐所以很容易達到保持平衡。
  • 步步高陞讓主體重心儘量低於支撐點,而達到極高的平衡穩定性。只要抓住疊高的筷子左右相間儘量對稱,重心儘量低兩個關鍵,則破記錄舉手可得。
操作過程
  • 紙黏土鋼索人
  1. 按照凌空鋼索組圖示架設﹐成功達到平衡
  2. 如圖,利用鐵絲構成鋼索人骨架。
  3. 將紙黏土黏在適當的地方。
  4. 將紙黏土鋼索人放到鐵架支柱頂端﹐試驗平衡穩定性。 乾電池基座
  • 步步高陞
  1. 用乾電池筷子組成基座﹐
  2. 再用筷子與橡皮筋組成步步高陞主體﹐
  3. 主體放在基座上﹐兩者只能有一支筷子接觸支架﹐而且接觸點不能綁住﹑
  4. 所有筷子不能碰到桌面平衡至少維持5秒鐘才算成功
注意安全:注意鐵鎚落地砸傷人
記錄表自行測量由桌面量起﹐以公分為單位:
步步高升由桌面量起
記錄一記錄二記錄三記錄四記錄五