動手學科學/物質科學I/動位能轉換(一)

課程目標

用簡單的實驗與勞作，加上生活中的體驗，讓同學們了解物理中的重心、動能、位能、加速度。

先備知識

1. 重心是什麼？
2. 什麼是動能？
3. 什麼是位能？
4. 動位能轉換與能量守恆

原理

玩具結構：

1. 前腳的身體
2. 能轉動的後腳

1. 一個如膠囊狀中空的滾體，內部置有一顆密度較大的金屬球；滾體兩側有兩個樞軸，以使滾體可以沿著此主軸自由翻滾動。
2. 滾體可在具鋸齒狀之傾斜的木製軌道上，靠樞軸在該軌道上自主的翻滾下降。
3. 翻滾運動的特徵在於滾體繞著兩個樞軸中的一個交替旋轉，同時滾體從一側滾動到另一側。

下坡原則

1. 「後重心」原則：物體的重心在前腳的後面，靠近後腳，但不能超過後腳。
2. 「有限轉動」原則：後腳可以往前、往後轉動，但是轉動角度在一定的範圍內。當後腳往前轉動，會碰到前腳而停止；而往後轉動則會撞到位於S點的木栓而停止。
3. 「腳掌圓弧」原則：前、後腳的「腳掌」是圓弧形的，不是平的。平的腳掌很難成功。
4. 運動過程以腳掌為「支點」，隨著下坡的運動過程，前腳、後腳交替接觸斜坡，支點也隨之改變。

相關物理

動能

 PE = mgh

位能

 KE = 1/2mv^2

動手做活動

下坡玩具

動能

 PE = mgh

位能

 KE = 1/2mv^2

單擺

探究問題

1. 生活中有什麼地方能看到能量的傳遞？
2. 生活中的平衡現象
3. 為什麼平衡鳥只需要一個支點，就能好好的站著？
4. 移動兩支牙籤改變其夾角，要如何才能平衡?
5. 提高a牙籤上的黏土位置是否會影響平衡?
6. 什麼原因造成不會往下走?　
7. 放兩顆彈珠，效果有什麼改變呢?
8. 不能筆直走下坡時，可能的影響因素有哪些？該如何調整？

簡報檔及學習單

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