八仙過海

出自 全民科學平台
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原始設計者:吳彬瑋


目的

分別利用橡皮圈及水作為寶特瓶船的動力,比賽在一定時間內船航行的距離。

原理

  1. 利用橡皮圈將彈力位能轉換為動能,驅動螺旋槳打水使船前進。
  2. 利用水的重力位能換為動能,以及作用力與反作用力原理,噴水使船前進。

活動一:各顯神通

以大會提供的橡皮圈、紙牌、吸管、膠帶及竹筷等材料,製作出一組螺旋槳架,並固定在一個 600c.c.寶特瓶上,成為一艘動力船。

  • 禁止裁切寶特瓶與筷子,船身至少為一個寶特瓶,總長、寬需小於 50cm。每隊製作四艘船,競賽時每人須使用自製的船,圖一為其中一個例子。

場地佈置

  • 一水道長約250cm、寬約50cm、深約30cm。
  • 自水道一側量起50cm處劃一起跑線(起點);起跑線後方,水道邊每隔10cm劃記一道得分線,兩條線之間為得分區,標示1、2、3等數字,以20分為滿分。

得點標準

  1. 在計時停止時以船頭抵達區域所示分數計點。
  2. 四艘船各有一次操作機會,以四次得點總數與他隊作六等第計分

競賽方式

分為「各顯神通」(以橡皮圈彈力為動力)與「同舟共濟」(以水噴射為動力)兩活動。

使用材料

  • 橡皮圈50條
  • 細膠帶2捲
  • 細塑膠吸管10支
  • 竹筷30支
  • 撲克牌20張
  • 黏土
  • 600c.c.寶特瓶5-8個
  • 剪刀或小刀等裁切工具

活動二:同舟共濟

以橡皮圈、紙牌、吸管、膠帶及竹筷等材料,與數個寶特瓶(一至四個)製作一艘船。
可在寶特瓶上打洞(每瓶打洞一至四個,每個洞約為圓形,直徑不可超過1cm)、加上吸管與裝水(水量不限)。除打洞外,禁止裁切寶特瓶與筷子,船身至少為一個寶特瓶,其總長、寬需小於 50cm。

場地佈置

  • 一水道長約250cm、寬約50cm、深約30cm。
  • 自水道一側量起50cm處劃一起跑線(起點);起跑線後方,水道邊每隔10cm劃記一道得分線,兩條線之間為得分區,標示1、2、3等數字,以20分為滿分。

得點標準

  1. 在計時停止時以船頭抵達區域所示分數計點。
  2. 四艘船各有一次操作機會,以四次得點總數與他隊作六等第計分

活動三:創意競賽

以任何所學的物理知識,設計一艘能前進的船,船必須擁有自己的動力(即施力裝置需固定在船上,手拉力等外力不算),不限製作材料。

  1. 評分方法:趣味25%、創意25%、造型25%、說明書25%(500字-1000字)

操作方式

  1. 各顯神通:每人將製作好的螺旋槳船上的橡皮圈扭緊,置於水道起點,放手使船前進(不可推船)。
  2. 同舟共濟:將製作好的噴射船內裝水,置於水道起點,放手使船前進(不可推船)。

競賽說明

  1. 各顯神通:
    • 每隊使用一水道,每次一艘船進行。將螺旋槳船上的橡皮圈扭緊,船頭對齊起點,記錄30秒內螺旋槳船行走的距離(計時 30秒包含扭緊橡皮圈的時間),以船頭抵達的得點區所示分數為得點(抵達時船身不得有改變)。此項目須在寶特瓶船身中加水以加權計分,方式如下:得點 Ⅹ (加 水 量 ml /100 ml) = 得分
    • 且加水量取百位以下無條件捨去,故至少須加水 100ml 才有得分。
    • 此項目每艘船可操作一次,在三分鐘內四名隊員須各操作一次,每隊共四次成績。
  2. 同舟共濟:
    • 每隊使用一水道,以製作的噴射船參加比賽。將噴射船裝水,船頭對齊起點,釋放後記錄20秒內噴射船行走的距離(計時20秒不包含裝水時間),以船頭抵達的得點區所示分數為得點(抵達時船身不得有改變)。在三分鐘內每艘船可操作兩次(含第二次競賽前的裝水),同隊四人分為兩梯次,每梯次由兩名不同隊員操作,每隊共兩次成績。

探究問題


為什麼橡皮筋會有彈性?

橡皮筋的彈力如何轉變成動能?

橡皮筋的彈力大小是取決於何種因素?