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   

滑降玩具

會聽命令依序掉下來的趣味玩具!
器材:西卡紙、綿線、螺帽(或石頭等重物)
操作步驟與現象:

本實驗源自版主邀請許兆芳老師(大眾科學推廣協會理事)到系上演講,介紹了一個有趣又簡易的科學遊戲,版主稱之為「滑降玩具」。後來版主動腦筋改良,多增加了一種玩法。

「滑降玩具」是一個會聽命令下降的玩具,如圖一,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大的螺帽。

玩法是:用手輕輕往上碰一下螺帽,結果滑降玩具馬上就掉下來了(如圖二)!圖三則是製作了三個的滑降玩具;用手輕輕碰一下螺帽(將螺帽輕輕往上推),結果第一個滑降玩具掉下來了,其他二個則是紋風不動(如圖四)。再用手往上推一下螺帽,第二個滑降玩具掉下來了,第三個還是沒有動靜(如圖五)。最後再用手完全往上托住螺帽,第三個滑降玩具終於掉下來了!(如圖六),為什麼滑降玩具會依序掉下來呢?

 

觀賞實驗影片(29.2M)

原理

滑降玩具的製作相當簡易,如圖七。首先剪一小片西卡紙,將彎曲的吸管用膠帶黏貼在西卡紙上,再將棉線穿過吸管,最後在棉線的最下方綁上螺帽(或石頭)就完成了。為了避免被看到內部的結構,而降低趣味性,可以再用一片西卡紙蓋住後黏貼起來。

滑降玩具的原理如圖八,當棉線綁了重物,棉線會被拉直而具有張力(圖八紅色箭頭)。但是吸管是彎曲的,因此棉線和吸管會有三個接觸點,棉線的張力在這三個接觸點產生摩擦力(圖八黃色箭頭),阻止吸管往下滑動。當用手將重物(螺帽)往上托住,棉線變鬆,張力就會降低,使得棉線和吸管之間的摩擦力也降低,吸管就會因為本身的重量掉下來了。

三個滑降玩具的製作如圖九,黏貼的吸管的彎曲程度,由下而上依序變大。由於吸管彎曲的角度不一樣,棉線的張力造成的摩擦力也會不一樣。因此用手將螺帽往上推時,首先輕輕一碰,第一個會掉下來;再稍微用力一碰,第二個掉下來;最後將螺帽整個往上托住,第三個滑降玩具就掉下來囉!

 

叮嚀的話:

1.製作時使用彎曲吸管,雖然方便,但是一隻吸管只能製作一個,相當浪費。建議一支吸管可以剪很多段小吸管,每二小段再黏貼為彎曲形。

2.如果先黏貼吸管,再將棉線穿過吸管,會比較花時間。建議先將棉線穿過剪好的吸管後,再將吸管黏貼在西卡紙上。

3.三個的滑降玩具在操作時,必須「分別掉下來」才算成功,也就是前一個要完全掉下來之後,次一個才掉下來。

4.製作三個滑降玩具時,第三個(最上面)的吸管彎曲角度最大,經常不容易或無法掉下來,建議可以黏貼少許黏土增加重量,以便能成功的掉下來。

5.教學上,國小中高年級應可以完成二個的滑降玩具,國中以上則可以挑戰三個的滑降玩具。另一方面,可以進行的實作與探究問題,建議如下:(1)吸管的彎曲角度不同,要成功控制滑降玩具,綿線綁住的重物的質量差異為何?(2)使用不同材質的線(例如棉線、尼龍線、吉他的金屬弦),要成功的控制滑降玩具,吸管的彎曲角度差異為何?(3)不同口徑大小的吸管,要成功控制滑降玩具,其彎曲的角度差異為何?(4)發揮創意,如何設計出四個、五個甚至更多個的滑降玩具呢?