國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

科學遊戲實驗室   回首頁   

火柴遊戲

趣味的火柴遊戲,一起來玩一玩!

操作步驟

準備器材:火柴盒一盒、寶特瓶

(一)如何讓火柴盒直立?

這個遊戲可以考驗你的朋友的腦力,如何達成以下任務:

取一裝有火柴棒的火柴盒,離桌面高約二十公分(圖一)。任務是:如何讓火柴盒掉下來之後,可以直立在桌面上?(圖二)

試試看,不是那麼容易喔!火柴盒一掉到桌面,很容易因為會彈跳而倒下來,很難乖乖的直立著。

 

請先嘗試會不會成功?如何提高成功機率?

要看解答,請看實驗影片。

觀賞操作影片(3.2M)

(二)沉浮火柴

如同「沉浮子」的科學遊戲,火柴棒的頭部可以當沉浮子喔!

1.將火柴棒的頭部以剪刀或美工刀切下來,注意不要讓火柴棒的頭部脆裂,必須保持頭部的完整。

2.將切下來的火柴棒頭部,放入裝了水的寶特瓶中(如下圖),並旋緊瓶蓋就完成了。

3.緊壓寶特瓶,火柴頭就會往下沉;一放鬆,火柴頭就上升。如此可以反覆的讓火柴頭下降、上升。

 

觀賞操作影片(6.1M

原理

(一)如何讓火柴盒直立?

  要讓火柴盒掉到桌面後保持直立,秘訣在於如何降低火柴盒撞到桌面時,產生的彈跳。方法就是先將火柴盒內的火柴先拉出來一些(至少拉出三分之一),火柴的內盒拉出來之後,再讓火柴盒掉落,就很容易成功了,原理如下。

  當火柴盒撞到桌面時,桌面會給予火柴盒往上的反作用力(下圖1的綠色箭頭),此反作用力讓火柴盒往上彈跳。如果火柴盒內的火柴(內盒)已經先拉出來,則柴盒撞到桌面時,內盒因為慣性,繼續往下運動,此往下運動的作用力(下圖2的黃色箭頭)會抵消桌面會給予火柴盒往上的反作用力,因此可以降低火柴盒往上彈跳,就比較容易保持直立了。

(二)沉浮火柴

  火柴棒與火柴頭都是有孔隙的材質,這些孔隙有空氣,提供了浮力。當用力壓寶特瓶時,水壓增加,使得部分的水進入這些孔隙中,孔隙的空氣體積減少,浮力降低,火柴就下沉了。當放鬆後,水壓降低,孔隙中的水流出而減少,孔隙的空氣體積增加,浮力也增加,火柴就會上升了。

叮嚀的話

(一)如何讓火柴盒直立?

  要讓火柴盒掉到桌面後保持直立,將火柴盒內的火柴拉出來,注意至少拉出三分之一以上。基本上拉出來越多,就越容易成功,但是要保持內、外盒的平行,以免重心偏掉而不穩。

  教學時,可以比賽讓火柴盒成功直立的距離最高。過程中可以提醒學生:改變內盒的火柴棒數量,有何影響?或是探討將內盒以其他物品取代火柴棒,差異為何?

(二)沉浮火柴

  如果緊壓寶特瓶,火柴頭不會下沉,可能由於火柴棒留太長,浮力太大。這種情形可以將火柴棒再剪短一點,只留頭部。或是將火柴棒再潤濕一些(以手沾水,在火柴棒上輕輕搓揉,讓水分進入火柴棒),再放進保特瓶中。