太空船追星球

原作者：黃乃文
關鍵詞：槓桿原理，力矩
同義詞：行星吊飾，平衡桿陀螺

剪刀和蹺蹺板都是常見的工具與玩具，我們卻很少關注其中的原理；藉著簡單的操作，讓我們來認識槓桿原理吧！

探究問題

1. 槓桿原理是什麼？
2. 天平的兩側一定要一樣重、一樣長嗎？
3. 是否可以將天平做成陀螺或吊飾呢？

實作項目

1. 材料
   油黏土、寶特瓶、鐵絲、玻璃珠、紙張、剪刀及膠帶。
   
2. 製作
   
   1. 將兩個質量相等、體積不同的物體（例如玻璃珠與紙球），固定在長鐵絲的兩端，然後在鐵絲上找到平衡點並做一個凸起物，將鐵絲立在寶特瓶蓋上保持水平。
      
      1. 問題一：為什麼天平能保持平衡？先猜想再操作。
         
      2. 問題二：天平平衡時，重心在中央嗎？先猜想再操作。
         
   2. 用另一根鐡絲做一個掛勾，將活動1.的裝置掛在鐡絲的一端，並把另一物體掛在鐡絲的另一側
      
      1. 問題一：是否能讓第二根鐡絲保持平衡？先猜想再操作。
         
      2. 問題二：挑戰看看最多可以掛幾層鐡絲？先猜想再操作。
         

結果與討論

1. 不論懸臂長短或懸掛物體的重量，只要支點兩側的「力矩」相等便可達到平衡。
2. 重心越低時，天平越容易在寶特瓶蓋上保持平衡。
3. 當天平在寶特瓶蓋上平衡後，可旋轉天平成為陀螺。改變天平兩側物體的面積可以改變風阻；又若寶特瓶蓋很光滑時，天平陀螺能轉得較久。
4. 不論懸吊或支撐在寶特瓶蓋上，只要支點兩側的力矩相等，天平都可以平衡。

教學目標

玩中學的模式，適用於各年齡層。

1. 知識上：認識天平平衡的原理。
2. 技能上：能運用力矩平衡原理製作陀螺及天平吊飾。
3. 情意上：對生活科學產生興趣，願意深入研究科學。

應用

1. 在科學上：了解天平的原理與運用。
2. 在科技上：製造陀螺儀。
3. 在藝術上：製作不同造型的旋轉陀螺與天平吊飾。
4. 進階活動：行星模型的建造。