檢視啄木鳥玩具的原始碼

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原作者：謝迺岳<br>
關鍵詞：轉動慣量，能量轉換，防震設計<br>
同義詞：小雞啄米，消防員玩具<br>
附影片：啄木鳥玩具<br>
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市面上有一種童玩稱為啄木鳥，是在一根直立的氣球棒上，有一隻下降時會振動的「鳥」。我們可以自製啄木鳥玩具，並探討這隻「鳥」的行為。 
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==探究問題== 
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a. 為何玩具啄木鳥會振動？<br>
b. 啄木鳥的振動頻率與那些因素有關？<br>
c. 市售啄木鳥玩具的每一個零件有什麼作用？<br>
d. 啄木鳥玩具有何應用價值？<br>
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==實作項目==
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#材料 <br>細鐡線（22cm）、油粘土（20g）、氣球棒（40cm）
#製作<br>在一根氣球棒上，用細鐡線的一端繞四圈形成一個彈簧，鐡線的其餘部分須垂直氣球棒。把粘土分為7:1的兩份，大塊粘土揉成圓錐；作為氣球棒的底座並粘在桌上，小粘土再分為三等分並揉成小球。 
#操作<br>調整氣球棒上的彈簧鬆緊度，使啄木鳥從氣球棒頂端降落至底座期間振動超過十次。解釋啄木鳥振動的原因、持續振動的能量從何而來、和啄木鳥下降期間的速度變化原因。 
##猜測：把一顆粘土小球加在鐡線的尾端後，啄木鳥振動的頻率將如何變化？增加小球的數量時，振動頻率又會如何？猜測後再實作並記錄。 
##猜測：不使用粘土小球，把長鐡線對折後，啄木鳥振動的頻率如何變化？把鐡線再對折一次，振動頻率又會如何？猜測後再實作並記錄。 
##猜測：市售的啄木鳥玩具，在氣球棒頂端的小球有什麼作用？觀察自製的啄木鳥玩具當鳥兒下降時，氣球棒頂端的晃動情況，然後將粘土小球逐一粘在氣球棒頂端再作比較。猜測後再實作並記錄。 <br>
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<div style="align-items:center;"><img src='http://science4everyone.net/file/%E8%95%AD%E8%81%BF%E7%A8%8B/wk01%20%E5%95%84%E6%9C%A8%E9%B3%A5%E7%8E%A9%E5%85%B73.jpg' width=240></div>
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==結果與討論==
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<div style="align-items:center;width:75%;">
以三個粘土小球與對折鐡線三次的方式，探討「轉動慣量」如何影響啄木鳥的「振動頻率」，是一種簡單的定性實驗。如果希望更為精確，可選用小鐡片來代替粘土小球。 <br>
#由細鐡線繞成的彈簧形成一個螺旋形的管子，套在氣球棒上。當鐡線振動時，某些時刻彈簧會卡住氣球棒，此時摩擦力等於啄木鳥的重量，使啄木鳥暫時停止移動。由於鐡線的末端仍在振動，因此會使彈簧擺正而與氣球棒不接觸，啄木鳥便因重力影響而向下墜落。 
#把粘土小球加在細鐡線的末端時，會增加鐡線的轉動慣量，也就是慣性增大而使啄木鳥振動的頻率變小。反之，把長鐡線對折後，鐡線的轉動慣量變小而使振動頻率變大。調整鐡線的長度、重量、和質量的分佈，就可以控制啄木鳥依照我們期望的頻率來振動。
#當啄木鳥下降時，氣球棒頂端會劇烈搖晃。如果在氣球棒頂端粘貼重物，較大的慣性會使氣球棒的振動頻率減少，且搖晃幅度降低。 <br>
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==教學目標==
本活動適合K~12的學生，在社區大學對各種年齡與教育程度的學員實施時也饒有趣味。
#知識上：學生認識能量轉換的現象。當啄木鳥下降時，重力位能轉換為動能，動能又因振動而轉變為熱能。由於重力位能源源不絕的供給，啄木鳥就能夠不停振動。  
#技能上：鼓勵學生動手做，體會定性或簡單的定量實驗。使用簡單的工具與操作流程，讓學生更喜歡科學。 
#情意上：以童玩引發學習動機。使用身邊的器材與回收品，重視環保議題與生活應用。 
==應用==
#在物理上：作為運動學、能量轉換、轉動慣量等主題之探索活動。 
#在科技上：作為建築防震。例如台北101大樓的阻尼球及中國宮殿的斗拱，都有在建築物頂端加重的設計。 
#在藝術上，可以把細鐡線彎折成鳥形或愛心，或在鐡線末端貼上可愛圖片，是很好的療癒設計，送禮自用兩相宜。 
#用棉線代替氣球棒，藉著拉緊或放鬆棉線，可以控制啄木鳥的落下速度。若把鐡線衣架展開再繞成圓環（兩端用氣球棒連結），可以讓啄木鳥持續振動很久。 
==參考資料==
[http://jendo.org/uploadFiles/s4e/黃鈴諭/學習單-啄木鳥玩具.docx 學習單-啄木鳥玩具]