彈珠樂園

1.實驗目的

以規定的簡單材料製作彈珠模擬盪鞦韆和雲霄飛車的活動，藉以探討 慣性定律、槓桿原理、能量轉換及水平拋射運動的現像，並以其運動軌跡 之準確操控為目標來進行比賽，寓教於樂，故以彈珠樂園為名。

2.實驗原理

分為兩部分，其中：活動一的設計是根據擺動鞦韆上的的彈珠，因鞦 韆板撞停仍能維持運動慣性而向前滾出的現像，使其沿著傾斜的不等臂蹺 蹺板上滾時，由於重心的改變，蹺蹺板變換了傾斜的方向，活動中若軌跡 控制妥當，彈珠便能滾向得分區獲得比賽的佳績，當然用趣味的競賽方式 獲取科學原理之學習才是我們最大的目標。 活動二則根據彈簧或橡皮筋發生形變時，可儲存彈性位能，而彈性位 能又可釋放轉換為動能的性質，我們設計了一個模擬雲霄飛車的實驗來進 行比賽，從快快樂樂的比賽中探討能量轉換的關係與鉛直圓運動的物理原 理，也能從軌跡操控時獲知水平拋射的物理知識。

3.活動一：彈珠盪鞦韆

準備材料

大會： 竹筷子 5 雙

外徑 2.8cm

內徑 1cm 的墊圈

2 個薄雙面膠帶100cm

單面透明膠帶 1 小捲

橡皮筋 10 條

ABC 彩色黏土 10cm×5cm×2 cm（大約）2 塊

直徑 2 .5 cm 桐木彈珠

8 個、長度 22 cm 直徑 1.3 cm 的大吸管 2 支

一般小吸管（直徑約為0.5mm~0.8mm）

5 支、A4 珍珠板

3 片、8.7cm×5.3cm 樸克牌 4張

長度 100cm 的細棉線1條

直徑7.5cm;高 9.1cm容量 200cc的紙杯 2 個

塑膠製墊杯 1 個。

自備：尺、美工刀、剪刀、筆。

競賽製作

以大會所發給的材料，於 15 分鐘內，四位隊員中的兩位各製作一組 樸克牌鞦韆及鞦韆架，另兩位則各製作不等臂蹺蹺板及水平檔板各一組， 並調整妥善以利參加競賽。製作時注意下列規定，不符規定者，競賽成績 以零點計入。

1.樸克牌鞦韆及鞦韆架： 把樸克牌一側長邊下摺成為ㄏ形，尺寸關係大約如圖一(a)所示（誤 差不得超越 1cm），其中水平的寬面作為鞦韆板面，垂直向下的窄面 為擺動時之前端，它被設計用來撞擊擋板，以使鞦韆停止擺動。在 鞦韆板之上水平寬面的中央以雙面膠帶黏上一片墊圈，作為彈珠座 以放置彈珠。把細棉線製成可懸掛鞦韆的擺線，製作時可在鞦韆板 之下水平寬面的較窄兩側，選擇適當的對稱位置，用透明膠帶把它 們固定妥當，如圖一(b)所示。最後再將擺線之一端綁在鞦韆架的水 平橫桿上（綁線方式不限制），而完成了鞦韆的裝置。 鞦韆架用筷子組成ㄇ字形，架柱下方可用 ABC 彩色黏土（參考圖四） 或大會提供之材料自行設計組合基座來固定，但鞦韆架的水平橫桿 離桌面的高度不得超越 30cm，又組合時限定只能選用大會提供的透 明膠帶、橡皮筋、筷子及黏土為材料。

2.水平檔板及不等臂蹺蹺板： 在 A4 珍珠板之底面的相對兩側邊附近，各用雙面膠帶黏上小吸管， 使板面水平墊高做成水平檔板，如圖二所示。 把 A4 珍珠板切割成為長 30cm 寬 10cm 的兩個長板條，再用以製成兩 個不等臂蹺蹺板。製作時在靠近每個長板條一端的平面上黏一適當 長度的小吸管作為墊底，並調整此端使它和水平檔板有相等高度， 接著在板的同面距離墊底小吸管超過16cm以上自行選定一個適當位 置，在此位置黏上一隻大吸管做為轉軸，如圖三所示。 不等臂蹺蹺板的正面（和轉軸相反而方向朝上的一面），在其長邊的 兩側面可各自黏上一隻小吸管作為護欄，護欄的兩端限定在轉軸與