小蝦米對抗大鯨魚

原始設計者：何依庭

簡介：

剪刀根據刀片和握把處比例的不同，將影響其運用於不同的地方，如一般剪紙的剪刀、剪花刀、剪布刀；在公園裡常見的翹翹板，一瘦一胖的人分別做在兩端，只要調整與中間距離遠近的座位，即可運用槓桿原理達到平衡。

活動設計

一、目的

剪刀根據刀片和握把處比例的不同，將影響其運用於不同的地方，如一般剪紙的剪刀、剪花刀、剪布刀；在公園裡常見的翹翹板，一瘦一胖的人分別做在兩端，只要調整與中間距離遠近的座位，即可以達到平衡－這些生活應用都是運用槓桿原理完成的，生活中看似不可能完成的事，透過槓桿原理都有可能實現，因此希望透過簡單的趣味科學活動，藉此觀察實作，以學習槓桿的簡單機械原理。

二、原理

槓桿原理是在一個支點上放上槓桿，根據支點、施力點、抗力點的對應位置，可分為三種類型：

• 第一類槓桿：當施力點和抗力點分別在支點的兩邊，根據三者之間的對應位置，可能省力/不省力、或費力/不費力，例如翹翹板、天平；
• 第二類槓桿：當施力點和抗力點在支點的同一側，且前者的距離離支點較近時，會省力，例如開瓶器；
• 第三類槓桿：當施力點和抗力點在支點的同一側，且前者的距離離支點較遠時，會費力但有效率，例如筷子、釘書機。

根據活動設計內容，將第 1 根火柴棒

(A)放於桌子邊緣，使其一半在桌上、一半懸空，以中間作為支點；

第 2 根火柴(B)棒橫卡在繩子中間，會被附有重物的繩子緊緊夾住；第 3 根火柴

(C)棒斜放在前兩根火柴棒的中間，作為支撐平衡的角色，此時所有的力都會集中在桌子邊緣的交界點上，才使得火柴棒可支撐起重物。

三、活動

（二）使用器材

1. 桌子 1 張（至少高度 75 公分以上）
2. 繩子 1 條（至少 90 公分以上）（棉線或較粗的繩子）
3. 火柴棒 3 根
4. 重物 1 個
5. 瓶裝水 1-10 個（500 毫升/個）

（三）活動說明

先準備將繩子綁在水瓶口處後，將兩端環綁打結。接著準備將 A 火柴棒露出一半放在桌子的邊緣，先把重物壓在火柴棒上，另一半懸空的火柴棒上掛上綁住水瓶的繩子，接著將 B 火柴棒橫卡在繩子中間，最後將 C 火柴棒斜放在前兩根火柴棒的中間，再拿起壓住第 1 根火柴的重物，即可觀察到火柴棒可撐起水壺，試看看最多可撐起幾個重物。

（四）活動流程

1. 預計時間：約 60 分鐘
2. 引起動機：準備剪刀/剪花刀/剪布刀、釘書機、鑷子，請大家分辨出支點、施力點、抗力點，再帶出槓桿原理於生活應用隨處可見，以及阿基米德撐起地球支點的故事，最後提問是否覺得有可能用火柴棒撐起重物。(20 分鐘)
3. 實際操作：請學習者試著操作看看，是否能利用 3 根火柴棒吊起瓶裝水?以及能增加到幾個瓶裝水?(詳見活動說明)(30 分鐘)
4. 原理說明(10 分鐘)
5. 探究問題：

   ✓ 用火柴棒能吊起重物，那麼利用不同長度、形狀的物件是否也能吊起重物呢?(火柴棒－短、長方體；免洗筷－長、扁平)

   ✓ 物件的長度/粗細、繩子的長度/粗細、繩子受物件長度所造成的寬度(夾屌)等，是否有影響?

   ✓ 根據不同物件的特性，能吊起的數量是否也會不同?(若有準備上述物件，亦可拉長活動時間進行實作)

（五）活動示意圖