倒與不倒

出自 全民科學平台
於 2022年9月26日 (一) 08:25 由 黃鈴諭 (對話 | 貢獻) 所做的修訂 (活動示意圖)
(差異) ←上個修訂 | 最新修訂 (差異) | 下個修訂→ (差異)
前往: 導覽搜尋


原始設計者:陳亮洲

簡介:

利用各種不同活動,找出不同形式物體的重心位置。


活動說明

目的

藉由簡易玩具操作,來探究生活中的重心與槓桿原理。

原理

  • 重心:物理學上指物體各部分所受的重力的合力作用點。
  • 槓桿:施力乘以施力臂等於抗力乘以抗力臂。

PhET

活動一:漂浮鐵鎚

材料準備

  • 尺(一把)
  • 鐵鎚(一把)
  • 釣魚線(適當長度)

活動示意圖

活動二:竹籤平衡鳥

材料準備

  • 長竹籤3隻,塑膠球一顆,油粘土

活動流程

  • 將一隻竹籤插入塑膠球並貫穿
  • 將另外兩隻竹籤以Y行插入
  • 將黏土加在竹籤末端以調節平衡

活動三:不倒酒瓶

材料準備

  • 有洞可插入酒瓶的木板
  • 酒瓶

活動示意圖

活動四:殘廢的身體

活動流程

  • 請一位勇士起立,左側邊靠牆(左手左腳都靠牆),請他往右抬起右腳。
  • 請一位勇士面對牆壁,腳尖跟額頭靠在牆面,接著請其墊起腳尖。
  • 請一位勇士背部與腳後跟緊鐵牆壁,試著慢慢蹲下,但腳後跟不能離開地面。

活動五:不規則的平衡

活動流程

  1. 在一不規則的物體,並在其兩個端點黏上一條細線,拉起直線,使物體自由下墜。
  2. 待停止不動便能找到第一條延伸自細線的直線,將此直線畫在物體上。
  3. 在利用第二條細線以同樣方法畫出第二條直線,兩直線會交於一點,用手指在此點往上頂,便能讓此體呈現平衡狀態。


探究問題

滑膛炮的炮管沒有膛線,那它相較於有膛線的砲管有甚麼好處? 這是與甚麼原理相關?

Ans: 可以有較高的移動動能(破壞力較高)且砲管較不易磨損。能量守恆,轉動動能降低,移動動能增加。

請在圖中畫一條線(推測),通過「不倒酒瓶組」的重心與支撐點,並以文字加以說明。

Ans: 兩者重心的重力對於支點會力矩平衡。

頭頂與腳尖靠著牆壁,為何無法墊腳尖

Ans: 因為重心在腳尖後方,一翹腳尖,就會因為重心在後方而跌下來

身體背部與後腳跟靠著牆壁,為何無法不翹腳尖蹲下

Ans: 因為蹲下時,身體的構造為了平衡,以雙腳為重心點必須有部分在雙腳腳跟前方,部分在後放(屁股位置),因此因為牆壁限制了屁股往後,所以只能翹腳尖

竹籤平衡鳥為什麼可以達成平衡?

Ans: 只要物體的重心在支撐點的正上方或正下方,物體就可以維持平衡。竹籤平衡鳥利用黏土配重,使整隻竹籤平衡鳥的重心位於支撐點的下方,經過幾次擺動調整,平衡鳥的重心會漸漸擺到支撐點的正下方。