科趣/下坡玩具

一、目的

以規定的材料設計並製作步行下坡、振動下坡玩具，經由調整重心位置、質量分布、轉動角度等使下坡玩具分別於活動一、二能以最慢及最快速度一步一步往下走。藉以熟練操作技能、體會科學原理、啟發創造力、訓練解決問題的能力。

二、原理

重心、力矩、摩擦力

三、活動一:振動下坡慢慢走

(一)場地：

於無風場所放置一穩固不搖晃的課桌，桌面平整且盡量保持水平。裁判與參賽者分別坐在 桌子兩邊之椅子上，椅子與桌子不得相連或接觸以免干擾競賽進行。競賽時斜坡置於桌面中央並以側邊向著參賽者及裁判。

(二)使用材料：

1. 大會提供：評審使用器材：碼錶。各組材料：竹籤 6 支(和活動二共用)、黏土 60 克(和活動二共用)、吸管 3 支、塑膠板Ａ4 大小 1 張、西卡紙Ａ4大小 1 張、塑膠瓦愣板（60 公分Ｘ20 公分）(和活動二共用)。
2. 學生自備：膠帶、黏著劑等黏貼器材、切割墊、切割工具、尺、秤重裝置等。

(三)製作說明

1. 取一張塑膠墊板或西卡紙，參照圖一的尺寸剪裁。
2. 寬 1cm、長 5cm 的部分是「四肢」，往下摺。頭尾則分別朝上與朝下摺，完成後寫上Ａ、Ｂ、Ｃ的編號，如圖二。
3. 取一竹籤，以膠帶黏貼在「身體」的中央，然後在竹籤兩端黏上少許黏土。調整適當位置及黏土重量，振動下坡作品就完成了。
4. 每個參賽同學都要製作一個振動下坡作品，評分時使用，這三個作品必須使用兩種材質，比如說一個用西卡紙作，另外兩個用塑膠板作，或者是兩個用西卡紙作，另外一個用塑膠板作。
5. 圖一尺寸僅供參考，參賽同學在維持作品四隻腳的情況下，可以改變振動下坡作品的尺寸、比例與配重，調整讓它下坡的速度越慢，成績越高。
6. 現場利用大會提供的塑膠瓦愣板，製作一個斜面，練習及評分時使用。斜面長度為 60 公分、寬度 20 公分、距離斜面頂端 15 公分處畫一條橫線，作起跑線，起跑線的高度可以在 11~16 公分之間，各組自行調整。在起跑線下方，以 0.5mm 麥克筆，每間隔 5 公分畫一條橫線（橫線粗細約 0.5mm），總共分為 9 格，由上而下寫上 1~9 的編號，作為活動二評分使用。(★請特別注意：斜坡板僅可畫上橫線，除此之外不能進行任何加工、翻摺或切割)

(四)競賽說明

1. 當評分人員說計時開始的時候，參賽同學拿著自己的作品，輪流測試、調整。
2. 準備好時，要跟評分人員說“挑戰”，評分人員說“開始”，即進行操作。如果沒說“挑戰”，將視為測試，結果不列入競賽成績。
3. 評分時作品的任何一個部位都不可以超過起跑線，必須調整符合規定後才能評分。移動距離為 10 公分，起跑線往下 10 公分即為終止線。當參賽同學啟動振動下坡作品時，評分人員即開始計時，作品如果中途停止或走到終點，計時立刻停止。
4. 每一參賽者輪流用自己製作的振動下坡作品評分，每人至少挑戰一次，最多三次。(若作品無法上場挑戰，則扣該隊總秒數 20 秒)
5. 下坡行走作品開始前進，到停下來或走到斜面終點所經歷的時間，就是該次的競賽成績。
6. 每個競賽成績最高為一分鐘，當振動下坡作品已經走了一分鐘尚未停止，評分人員告知參賽選手將作品取下，成績以 60 秒計算，並進行下一次的評分。
7. 若評分人員測得秒數和參賽者自測秒數相差２秒以上，參賽者可要求重測，若重測後秒數沒有增加（亦成績沒進步），則扣總秒數 30 秒。
8. 由隊長挑選出每位選手最佳成績一次，三次累計總秒數即為活動一成績。

四、活動二:步行下坡輕鬆走

(一)場地需求：

於無風場所放置一穩固不搖晃的課桌，桌面平整且盡量保持水平。裁判與參賽者分別坐在 桌子兩邊之椅子上，椅子與桌子不得相連或接觸以免干擾競賽進行。競賽時斜坡置於桌面中央並以側邊向著參賽者及裁判。

(二)使用材料：

1. 大會提供：評審使用器材：碼錶。各組材料：見 P.25 材料總表。
2. 自備：膠帶、黏著劑等黏貼器材、切割墊、切割工具、尺、秤重裝置等。

(三)製作說明：

1. 於現場製作步行下坡作品三個，首先製作紙杯中央的「瓦愣板（見圖二），當為後腳。瓦愣板的寬度比杯底直徑小約 1cm，長度約為紙杯的高度。
2. 將竹籤插入瓦愣板的頂端，再貫穿紙杯中央，穿洞的位置大約為紙杯的三分之二高度，完成後瓦愣板要能自由轉動。此時瓦愣板會超出紙杯的杯底，再以簽字筆在瓦愣板超出杯底約 3mm處做記號。然後將瓦愣板取下來，以美工刀切割。注意：務必仔細讓切割線筆直，否則紙杯下坡時會歪斜！
3. 在紙杯兩側分別黏貼二塊保麗龍，以限制瓦愣板的轉動角度。左邊的保麗龍不要超出杯底，而右邊的保麗龍要凸出杯底約 3mm（如圖三），並且底部要有圓圖 三弧狀（可用美工刀小心修剪）。
4. 最後在紙杯的左側插入長腳圖釘（後重心原則），步行下坡玩具就完成了。並寫上號碼，以及Ａ、Ｂ、Ｃ的編號。
5. 每個參賽同學都要現場製作一個步行下坡作品，圖二尺寸僅供參考，參賽同學在維持紙杯外型的情況下，可以改變瓦楞板的長度、寬度、擺動幅度與杯子配重，調整讓它順利走下坡。

(四)競賽說明：

1. 當評分人員說計時開始的時候，參賽同學拿著自己的作品，輪流測試並調整。
2. 準備好時，要跟評分人員說“挑戰”，評分人員說“開始”，即進行操作。如果沒說“挑戰”，將視為測試，結果不列入競賽成績。
3. 評分時作品靜置在斜坡上面，任何一個部位都不可以超過起跑線，如果有超過，必須調整符合規定後才能評分。挑戰同學啟動步行下坡玩具時，評分人員即開始計時，當玩具走到終點或停止時，計時立刻停止。
4. 每一參賽者輪流使用自己製作的步行下坡玩具評分，每人至少挑戰一次，最多三次。(若作品無上場挑戰，則扣總分數 20 分)
5. 步行下坡玩具在評分過程，中間的瓦楞板必須前後擺動，並且碰到兩側限制擺動角度的裝置，如果沒有碰到卻有移動現象，這樣叫做滑動，算是挑戰失敗，必須重新挑戰，挑戰次數減少一次。
6. 如果評分過程中，步行下坡玩具停止移動，停在編號 5 的位置，得分 5 分。如果前腳壓在編號 7、8 之間，得分 8 分。7.當步行下坡玩具走完全程時，除了得分 9 分之外，另外，依照完成時間不同，還有加碼分數，如下表所列：
7. 活動一、二參賽同學可以自行決定先後順序，只是兩項評分時間必須在 8分鐘內完成，參賽同學必須妥善分配時間。
8. 如果步行下坡紙杯走完斜坡，花了 28 秒時間，所得的分數為 9 + 20 ＝29。10.活動二競賽測得秒數，皆以評審測得為準，並不再參照參賽者自行測得秒數。

五、競賽說明

(一)製作：

活動的製作與測試時間（含說明及領取材料）共 45 分鐘。本項競賽必需在 70 分鐘內完成，含準備、全部組別闖關、計分。

(二)評審時間：

活動一、二，同組依序進行，時間共 20 分鐘。

六、評等

(一)活動一、二：

每人取一次最佳成績，三人共三次成績，將三次成績加總後即為活動一、二的得分加總。按得分加總高低排序後，依六等第計分法計分得成績。

七、給評分者的建議

(一)檢查事項：

1. 製作時間結束，參賽選手除了將作品、斜面裝置放在放置區內，未使用的材料及需要用的工具也可以放在裡面。
2. 活動一、二除了黏貼材料之外，其他只能用大會提供材料，否則必須移除之後才能評分，移除時間 包括在評分時間 8 分鐘內。
3. 活動一、二步行下坡的作品上面必須寫上Ａ、Ｂ、Ｃ的編號，方便評分時紀錄。
4. 活動一、二參賽同學可以自行決定先後順序，只是兩項評分時間必須在 8分鐘內完成。
5. 活動二紙杯中間的塑膠瓦楞板必須能自由轉動，才能進行評分。

(二)競賽者操作

1. 比(活動一)時
   1. 競賽者拿著振動下坡作品及相關材料、工具至競賽區域時，評分者先檢查是否在作品寫上Ａ、Ｂ、Ｃ的編號，是否加裝其他器材後，立即宣布計時開始。如果沒寫編號的立即加註，有加裝其他材料，必須先行拆除，檢查通過後，才能進行測試及評分。
   2. 競賽者可以先自行測試振動下坡作品在斜面上移動的效果，並進行作品、斜面高度的調整。競賽者測試完畢後，即可以喊“挑戰”。
   3. 競賽者喊“挑戰”時，確認作品任何部位不可以超過起跑線，啟動方式只能用手或器材讓作品傾斜，瞬間將手或器材移開，讓作品因為左右擺動及重力影響，以振動方式往下移動，如果作品有一些滑動的現象也沒關係，繼續評分。
   4. 參賽者的手或器材移開作品後，開始計時，一直到作品中間停止或走到斜面終點結束計時，紀錄的時間就是競賽成績。評分的過程中，如果有刻意跺腳、撞到桌子、拍打桌面、敲擊斜面等等動作，該次成績不予計分。
   5. 評分完畢之後，接著做活動二評分，時間不暫停。
2. 比活動二時
   1. 競賽者可以先自行測試步行下坡作品在斜面上移動的效果，並進行作品、斜面高度的調整。競賽者測試完畢後，即可以喊“挑戰”。
   2. 競賽者喊“挑戰”時，確認作品任何部位不可以超過起跑線，啟動方式只能用手或器材讓作品往後傾斜，瞬間將手或器材移開，讓作品因為前後擺動及重力影響，以步行方式往下移動，如果作品有一些滑動的現象，就算是挑戰失敗，必須重新挑戰。
   3. 參賽者的手或器材移開作品後，開始計時，一直到作品停止或走到斜面終點才結束計時，評分的過程中，如果有讓刻意跺腳、撞到桌子、拍打桌面、敲擊斜面等等動作，該次成績不予計分。
   4. 評分完畢之後，競賽者必須將下坡玩具擺在放置區內，不可帶回。
   5. 評分完畢之後，競賽者必須將下坡玩具擺在放置區內，不可帶回。

八、給競賽者的意見

1. 請參考“給評分者建議”，確實做到符合各項檢查項目及操作評分時注意事項。
2. 事先勤加練習，改變步行下坡玩具的大小、比例、配重，找出最佳條件，以及穩定的操作動作。
3. 評分時有先後之分，參賽同學製作的作品，必須具有穩定性，在 1 小時內步行或振動功能不會受影響，如有影響自行負責。

九、材料總表

	品名	規格	數量	備注
大會	品名	規格	數量	備注
品名	規格	數量	備注
品名	規格	數量	備注
品名	規格	數量	備注
品名	規格	數量	備注
品名	規格	數量	備注
品名	規格	數量	備注
品名	規格	數量	備注
品名	規格	數量	備注
品名	規格	數量	備注