倒與不倒

原始設計者：陳亮洲

簡介：

利用各種不同活動，找出不同形式物體的重心位置。

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活動說明

目的

藉由簡易玩具操作，來探究生活中的重心與槓桿原理。

原理

• 重心：物理學上指物體各部分所受的重力的合力作用點。
• 槓桿：施力乘以施力臂等於抗力乘以抗力臂。

PhET

1. Balancing Act_平衡動作。

活動一：漂浮鐵鎚

材料準備

• 尺（一把）
• 鐵鎚（一把）
• 釣魚線（適當長度）

活動示意圖

活動二：竹籤平衡鳥

材料準備

• 長竹籤3隻，塑膠球一顆，油粘土

活動流程

• 將一隻竹籤插入塑膠球並灌穿
• 將另外兩隻竹籤以Y行插入
• 將黏土家在竹籤末端以調節平衡

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活動三：不倒酒瓶

材料準備

• 有洞可插入酒瓶的木板
• 酒瓶

活動示意圖

活動四：殘廢的身體

活動流程

• 請一位勇士起立，左側邊靠牆(左手左腳都靠牆)，請他往右抬起右腳。
• 請一位勇士面對牆壁，腳尖跟額頭靠在牆面，接著請其墊起腳尖。
• 請一位勇士背部與腳後跟緊鐵牆壁，試著慢慢蹲下，但腳後跟不能離開地面。

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活動五：不規則的平衡

活動流程

1. 在一不規則的物體，並在其兩個端點黏上一條細線，拉起直線，使物體自由下墜。
2. 待停止不動便能找到第一條延伸自細線的直線，將此直線畫在物體上。
3. 在利用第二條細線以同樣方法畫出第二條直線，兩直線會交於一點，用手指在此點往上頂，便能讓此體呈現平衡狀態。

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探究問題

滑膛炮的炮管沒有膛線，那它相較於有膛線的砲管有甚麼好處? 這是與甚麼原理相關？

Ans: 可以有較高的移動動能(破壞力較高)且砲管較不易磨損。能量守恆，轉動動能降低，移動動能增加。

請在圖中畫一條線(推測)，通過「不倒酒瓶組」的重心與支撐點，並以文字加以說明。

Ans: 兩者重心的重力對於支點會力矩平衡。

頭頂與腳尖靠著牆壁，為何無法墊腳尖

Ans: 因為重心在腳尖後方，一翹腳尖，就會因為重心在後方而跌下來

身體背部與後腳跟靠著牆壁，為何無法不翹腳尖蹲下

Ans: 因為蹲下時，身體的構造為了平衡，以雙腳為重心點必須有部分在雙腳腳跟前方，部分在後放(屁股位置)，因此因為牆壁限制了屁股往後，所以只能翹腳尖

竹籤平衡鳥為什麼可以達成平衡？

Ans: 只要物體的重心在支撐點的正上方或正下方，物體就可以維持平衡。竹籤平衡鳥利用黏土配重，使整隻竹籤平衡鳥的重心位於支撐點的下方，經過幾次擺動調整，平衡鳥的重心會漸漸擺到支撐點的正下方。