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   

爬升紙片

可控制爬升與下降的趣味簡易紙片
器材:A4影印紙
操作步驟與現象:

本網站曾介紹過可以爬升的科學實驗,例如「爬升扭蛋」、「爬樹侯」,本實驗的製作更為簡易。製作方法如下:

1.將A4影印紙裁剪寬約六公分的長條形,然後對摺,如圖一

2.如圖二,將右邊紙條往中間摺開再壓下成為圖三(頭部為三角形),再翻開對摺成為圖四。

3.紙條左邊摺法如同第2步驟,完成後如圖五。

4.將三角形頭部剪下(如圖六),注意頭部要留約四分之一,不可全部剪掉。

5.將剪下的三角形頭部畫上笑臉,增加趣味性,然後放在紙條的下方夾起來(如圖七)。

6.玩法如圖八,右手拿紙條並且往左偏成為/的傾斜狀,然後上下來回移動(左手不要動),紙片就會往上爬,還可爬到最高點掉出去喔!

如果想要下降,則右手往右偏斜,讓圖八的右邊紙條成為\的傾斜狀就可以了。

觀看製作與實驗影片(17.7M

原理:

  右下圖是右手拿的藍色紙條往右傾斜,紙片會往上爬升的請況。仔細觀察,右手往下拉時(作用力Fa)三角形紙片不會跟著移動,而右手往上推時(作用力Fb),三角形紙片會跟著移動而往上爬。主要原因是摩擦力,分別說明如下:

1. 藍色紙條往下拉時(作用力Fa)三角形紙片不會跟著移動:因為Fa的分力fa1為壓向左邊綠色紙條,使得三角形紙片與綠色紙條的摩擦力增加(大於與藍色紙條之間的摩擦力),因此三角形紙片不會移動。

2. 藍色紙條往上時(作用力Fb),三角形紙片會跟著移動而往上爬:因為Fb的分力fb1為遠離左邊綠色紙條,使得三角形紙片與綠色紙條的摩擦力減少(小於與藍色紙條之間的摩擦力),因此三角形紙片隨著藍色紙條而往上運動。

3. 如果藍色紙條變成往左傾斜,則摩擦力的關係就會相反,因此三角形紙片會隨著藍色紙條往下降

叮嚀的話:

1.左右紙條避免太長,以免因為曲折而使得摩擦力的因素產生變化。

2.上下移動紙條時,避免太快,慢慢地上下移動即可。

3.紙質太軟(例如報紙)不適合製作,一般影印紙的效果就相當好。

4.在教學上,可以指導學生觀察與討論:(1)不同光滑程度的紙張,紙片爬升與下降的效果有何差異?(2)如果換成左邊的紙條傾斜與上下移動,差異性如何?摩擦力的方向有變化嗎?(3)如果將三角形紙片反轉,頭部朝下,也能夠爬升與下降嗎?(4)可以將三角形的紙片設計為方形嗎?效果又如何?

參考資料:

Toys from trash http://www.arvindguptatoys.com/toys/climbingman.html