「滑降玩具」是一個會聽命令下降的玩具，圖1綿線上方白色的物體是西卡紙做的滑降玩具，綿線最下面則綁了一個螺帽。實作方法是：用手輕輕往上碰一下螺帽，原本卡在上方的滑降玩具就會聽命令掉下來喔(如圖2)！

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滑降玩具的紙卡黏貼了二段吸管，當垂吊重物（螺帽）將棉線拉直時，棉線與吸管的摩擦力會使得紙卡卡在上方不動。如果棉線變鬆了（垂吊的螺帽重量小於臨界值），紙卡就會掉下來。

本實作可進行的探究問題，建議如下：

（一）、探究問題1：滑降玩具中的吸管長度不同，紙卡會滑落的臨界重量（螺帽）有何差異？

假說：吸管越長，紙卡會滑落的臨界重量越小。

理由：吸管長度越長，形成的摩擦力越大，所以需要的臨界重量越小。

（二）、探究問題2：棉線粗細不同，紙卡滑落的臨界重量有何差異？

假說：棉線越細，紙卡會滑落的臨界重量越大。

理由：細棉線與吸管間的摩擦力越小，要將棉線拉得更直（臨界重量大）才能產生更大的摩擦力。

（三）、探究問題3：吸管彎曲的角度不同，紙卡滑落的臨界重量有何差異？

假說：吸管彎曲角度越大，紙卡會滑落的臨界重量越小。

理由：吸管間的角度越大，棉線和吸管間造成的摩擦力越大，不需要更大的重量將紙卡卡住。

器材：吸管、西卡紙、量角器、雙面膠、膠帶、棉線(不同粗細)、螺帽、剪刀、尺

操作步驟

1.將西卡紙剪8 x 8cm正方形一張，並依圖5的格式劃線。由於實驗時，圖4中二段吸管的夾角須要改變，為了方便操作，表1提供了邊長d對應的角度θ。只要依據表1的邊長d黏貼吸管，即可得到對應的角度θ。

2.為了避免吸管滑動或移位，建議使用雙面膠黏住吸管，固定好角度，再用膠帶黏緊。

3.將數個螺帽以間距約1公分的距離，成串的綁在棉線上。然後再將棉線穿過紙卡上的二段吸管。

4.實驗時，將整個裝置提起來，如圖6，並確定紙卡會卡在棉線上。然後開始慢慢地下降，每一次下降只讓一個螺帽接觸到桌面，如圖7，並觀察紙卡是否會滑落掉下來？

5.當紙卡開始滑落，如圖8，紀錄還沒碰到桌面的螺帽的數量，此數值代表紙卡可以滑動掉落的最大垂吊重量。如圖9為圖8的放大圖，沒有碰到桌面的螺帽共有5個，因此紀錄為5個螺帽。  

注意事項：

1.製作時使用西卡紙等較厚的紙類，以避免紙張彎折或扭曲。

2.兩段吸管黏貼時，應互相貼合，避免重疊或留有間隙，如圖10。

影響滑降玩具是否滑落的變因，至少包含了「吸管角度」、「吸管長度」以及「棉線粗細」。此三個變因可分別為操縱變因（實驗變因），並控制其他二個變因。以下的實驗，設計了5種不同吸管角度，2種吸管長度以及2種棉線粗細。實作時，建議可以各組進行相同的實驗，再一起討論與歸納實驗結果，實驗結果如表2。

（一）、探究問題1：吸管長度不同，紙卡滑落時的臨界重量（螺帽）有何差異？

將表2數據整理為圖11，由圖11可以發現，不論吸管的棉線粗細，長度為2cm或4cm的吸管，紙卡滑落時垂吊物的臨界重量有規律性的變化。長度2cm與4cm的吸管之間，只有在20°時相差1個螺帽，其他角度的臨界重量都一樣，顯示吸管長度不同，紙卡會滑落的臨界重量之差異很小。另一方面，吸管角度越大，臨界重量越小；當吸管角度為35°，就算不懸吊螺帽，紙卡也無法滑落。因此研究假說「吸管越長，紙卡會滑落的臨界重量越小」無法成立。

（二）、探究問題2：棉線粗細不同，紙卡滑落的臨界重量有何差異？

不同棉線粗細的實驗結果如圖12所示，紙卡滑落時的臨界重量（螺帽數）有規律性的變化。直徑0.5mm的棉線之動臨界重量，有大於0.7mm棉線的傾向。尤其在吸管角度為15°，無論吸管的長度為何，0.5mm棉線的臨界重量都是8個螺帽，而0.7mm為5個。顯示了棉線越細，紙卡會滑落的臨界重量就有越大的傾向。因此應該接受研究假說「棉線越細，紙卡會滑落的臨界重量越大」。

（三）、探究問題3：探討吸管彎曲的角度不同，紙卡滑落的臨界重量有何差異？

由圖11、圖12可以看出，吸管的角度對於紙卡滑落的臨界重量有明顯的影響，吸管角度越小，臨界重量就越大；反之則越小。因此研究假說「吸管彎曲角度越大，紙卡會滑落的臨界重量越小」獲得驗證。此外，當吸管角度達到35°時，臨界重量的螺帽數皆為0，亦即滑降玩具的吸管角度在35°時，就算不懸吊物體，紙卡也不會滑落。因此，製作可以操控的滑降玩具時，吸管角度必須小於35°。

NTCU科學遊戲Lab。滑降玩具。http://scigame.ntcu.edu.tw/power/power-060.html