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   

彈跳玩具

製作簡易又有趣的彈跳玩具!
器材:瓦楞板、橡皮筋、膠帶
操作步驟與現象:

本實驗是製作可以彈跳很高的玩具,製作過程如下:

1.取厚0.3公分的瓦楞板,裁切4.5 x 10公分的長方形共二片,如圖一。每一片瓦楞板的底端,以美工刀切出二道等距離深1公分的切口。

2.將二片瓦楞板對齊相疊,如圖二,再用膠帶將二片瓦楞板黏貼固定,膠帶一共黏貼三層。

3.如圖三,將一條橡皮筋套進二片瓦楞板的缺口中,就完成了製作。

玩法如圖四,將瓦楞板二端張開後再往下壓,放在桌上(如圖五),再鬆開手,瓦楞板就會跳很高了!

   

 觀看實驗影片(13.9M   

原理

本實驗彈跳玩具可以跳很高的原因,是由於橡皮筋被拉長(如圖四),彈性位能(elastic potential energy)被儲存在橡皮筋裡。當一鬆開手,橡皮筋就會恢復原狀,同時將能量釋放出來,轉換為彈跳所需的動能。

彈跳過程如圖六~圖九。當壓著彈跳玩具的手一鬆開(圖六),上面的瓦楞板會先緩慢的張開(圖七)。當瓦楞板完全張開後,橡皮筋的張力會迅速的將二片瓦楞板互相拉近(圖八),造成瓦楞板對桌面施加了往下的作用力,而桌面給於瓦楞板相同大小、方向相反(朝上)的反作用力,因此瓦楞板就會彈跳得很高。

 

請留意上述的彈跳玩具,二片瓦楞板之間黏貼了三層的膠帶(圖二的步驟),如果只黏貼一層膠帶也可以成功彈跳嗎?經過實驗,發現彈跳的高度很低,過程如圖十~圖十二。由於只黏貼一層膠帶,很容易被橡皮筋拉開,因此手鬆開之後,瓦楞板很迅速的張開,並且會翹起來(如圖十)。使得瓦楞板張開後,只有一邊的瓦楞板與桌面接觸(圖十一左邊),造成瓦楞板二邊的運動方向不一致,而且只有左邊的瓦楞板獲得桌面的反作用力,因此造成了彈跳很低,又打圈翻滾的現象。

 

叮嚀的話:

1.用膠帶將二片瓦楞板黏貼固定時,膠帶的寬度不要用太小的,建議寬度至少1.5公分以上。

2.本實驗曾經是2014第二十屆遠哲科學趣味競賽的主題之一,競賽項目除了比賽彈跳高度,還比賽跳遠距離,請見參考資料1。

3.在教學上,可以進行的競賽或探究問題如下:(1)自行設計造型,形狀與大小長寬不限,但是只能使用一條橡皮筋,比賽誰的彈跳玩具跳得最高?(2)進行探究實驗,例如改變瓦楞板的「長度」(操縱變因),彈跳高度有什麼變化呢?(註:控制變因包括:寬度、橡皮筋、膠帶圈數等等)。(3)以絕緣膠帶(電氣膠帶)和一般膠帶黏貼二片瓦楞板,彈跳結果有何差異?

參考資料:

1 .2014第二十屆遠哲科學趣味競賽~跳跳板。https://www.youtube.com/watch?v=Q0kPlnlDqxY

2. 陳家德(2016)。彈性位能。科技部高瞻自然科學教學資源平台。http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=74700

3. 跟著鄭大師玩科學:彈性遊戲。http://www.masters.tw/?s=%E5%BD%88%E6%80%A7&submit=Search

4. YouTube影片:(1) https://www.youtube.com/watch?v=S2LQO61055I

(2) https://www.youtube.com/watch?v=eGrR8h9BIfw