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。