陀螺多多

原始設計者：蕭志堅;吳原旭

簡介：

探究物質為什麼會有彈性及呈透明的特性。

1.實驗目的

以多多罐為原料製作兩個陀螺，比賽拋準與轉久。

2.原理

1. 陀螺的基本製作要領為平衡、 穩固與低重心。

2. 陀螺轉動時會耗損動能。陀螺邊緣愈光滑、轉軸底面積愈小，可使摩擦力矩愈小，即可持續 轉動更久。

3. 陀螺質量愈大、質量分佈離軸愈遠，可使陀螺的轉動慣量愈大（轉動慣量Ｉ＝ΣmR2，其中ｍ 為質量，Ｒ為半徑），雖然使陀螺不易開始轉動，但啟動後也不易停止。

4. 對陀螺作功愈多，陀螺可轉得愈快。由於轉動作功 W=τ•θ(其中τ為力矩大小，θ為轉 動圈數)；因此打陀螺時，須增加力矩與施力期間的轉動圈數，陀螺才轉得久。

3.活動一：陀螺轉久

（一） 場地需求

正方形平坦地面，邊長 2m，為操作區。

（二） 使用材料

1. 大會發給：每組寶特瓶蓋 4 個、免洗筷 4 支、透明膠帶 1 捲、橡皮圈 1 包（每個陀螺最多使用 100 條，若有需要可向工作人員要求補發）。

2. 自備材料：每組多多罐 4 個、粘土不限（僅可塞入多多罐內）。

（三） 競賽製作

1. 每人使用一個多多罐與一個寶特瓶蓋作為陀螺主體，並用一支免洗筷貫穿陀螺主體作為轉 軸。

2. 多多罐內可以填充粘土及橡皮圈，不得填充其他物質。

3. 多多罐外可以綁橡皮圈或膠帶（限用大會發給之材料）。

（四） 競賽說明

1. 賽前，參賽者須依評審人員指揮，在操作區外作預備姿勢。參賽者僅可徒手（可用單手或雙 手）使陀螺轉動。

2. 每隊操作時間 1.5 分鐘。計時開始後，同隊四人同時用手使陀螺轉動。且評審人員喊「一、 二、三、發射」後，一秒內陀螺未離手者視同棄權。

3. 陀螺離手後，參賽者不得進入操作區，且不可用任何方法影響陀螺轉動。

（五） 競賽/製作時間

1.製作時間（含活動一與活動二）共 10 分鐘。

2.活動一競賽時間 20 分鐘。每梯次九隊，每隊僅有一次操作機會。

3.移動與預備時間為 5 分鐘。

4.總計 55 分鐘。

（六） 評分標準

1. 同隊四人各操作一個陀螺。計時開始後，陀螺每轉動一秒計得一點。

2.陀螺轉動時，可用陀螺上任一點為轉軸。若發生下列情事，即停止該陀螺之計分。

(1) 陀螺離開計分區。

(2) 陀螺停止轉動。

(3) 陀螺觸及人與物（空氣、地面、同隊陀螺除外）。

3.若 1.5 分鐘時限到，而陀螺仍在操作區內轉動，亦停止計點；該陀螺計得分 90 點。將同一隊 之個人得點加總，作為團體成績。

4.將各隊團體成績排序，依六等第計分法排定各隊得分。

4.活動二：陀螺擲準

（一） 場地需求

正方形平坦地面，邊長 2m，由中心點向外每隔 10cm 畫一正方形得點區，區內標示 10、9、8…..3、

2、1 之數字為得點。距中心點 4m 處為拋擲線，參賽者須在線外拋擲陀螺。※『將在軟膠墊上比賽』

（二） 使用材料

1. 大會發給：每組寶特瓶蓋 4 個、免洗筷 4 支、透明膠帶 1 捲、橡皮圈 1 包（每個陀螺最多使 用 100 條，若有需要可向工作人員要求補發）

2. 自備材料：每組多多罐 4 個、粘土不限（僅可塞入多多罐內）、投射繩與投射棍不限。

（三） 競賽製作

1. 使用一個多多罐與一個寶特瓶蓋作為陀螺主體，並用一支免洗筷貫穿陀螺主體作為轉軸。

2. 陀螺內可以填充粘土及橡皮圈，陀螺外僅可綁橡皮圈及透明膠帶，不可附加其他物質。

3. 僅可使用繩與棍作為投射器。

（四） 競賽說明

1.參賽者站在拋擲線後，將陀螺拋向得點區，若陀螺能在得點區內著地，且在某格內保持轉動 三秒以上，即可以該格數字為得點。

2.若陀螺在數個格內都能保持轉動三秒以上，則以高分計。

3.陀螺轉動時，可用陀螺上任一點為轉軸。若發生下列情事，即停止該陀螺之計分。

(1) 陀螺停止轉動。

(2) 陀螺觸及人與物（空氣、地面、同隊陀螺除外）。

（五） 競賽/製作時間

1.製作時間（含活動一與活動二）共 10 分鐘。

2.活動二競賽時間 20 分鐘。每梯次九隊，每隊操作時限 1.5 分鐘。

3.移動與預備時間為 5 分鐘。

4.總計 55 分鐘。

（六） 評分標準

1.若陀螺未在任一格內保持轉動三秒以上，計零點乙次。

2.同一隊四人可同時拋擲。在時限內，每人有 1-2 次拋射機會，取較優一次作為個人成績。

3.將同一隊之個人成績加總，作為團體成績。

4.將各隊團體成績排序，依六等第計分法排定各隊得分。

5.競賽後須將陀螺交給評審人員，於全日活動結束後可領回。

5.活動三：創意競賽

（一） 利用多多罐製作陀螺，形式、功能、玩法及配件不限，但須注意安全。

（二） 評分方法：功能 25%、造型 25%、創意 25%、說明書 25%。

1. 說明書字數 500~1000 字。

2. 說明書須說明設計原理、功能及特點，於報到時一併繳交，須附圖或照片。

6.材料總表

(一) 大會提供

(二) 自備器材

7.時間總計

(一)本項競賽時間：共計 55 分鐘

(二)製作時間(含說明及領取材料)： 10 分鐘

(三)評審時間：18 隊共 45 分鐘

探究物質為什麼會有彈性？

Ans:

1. 內部質點受力時可以有相對運動，外力移除時質點又會回到原有的位置。
2. 原子之間的鍵結，因電子軌域組態的關係，其角度與距離有最穩定態，但最穩定態之外，也允許角度與距離在一定距離間變動。

為什麼硼砂的比例愈高，成品彈性愈大？

Ans: 膠水中的聚乙烯醇是一種「長鏈」，硼砂是在兩長鏈之間「架橋」。長鏈之間橋架的越多，整體結構就越結實，成品彈性也越大。

描述位能轉換成動能的過程。

Ans: answer

描述動能轉換成位能的過程。

Ans: answer

跳跳球反彈時，撞擊地面的角度與速度如何影響反射出去的角度及彈跳的高度？

Ans: answer

畫出分子圖式，來解釋膠水加入硼砂溶液之後，變得具有彈性，並且硼砂加越多，彈性越大的現象。

Ans: 參考上一段原理解說的相關圖示。