會排水的喝水鳥

出自 全民科學平台
於 2019年3月7日 (四) 03:11 由 劉恩佑 (對話 | 貢獻) 所做的修訂
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原始設計者:羅芳晁


目的

應用毛細現象或虹吸原理,讓自製的喝水鳥能吸水後改變重心的位置,當其排水後重心又回復到原來的位置,使得喝水鳥能喝水也會排水。比比看誰的喝水鳥喝水頻率最快。排水排得最多。

原理

  1. 毛細管插入水中如圖 4-1, 水對管壁之吸附力大於水本身之內聚力時,水會形成一股上升的力量,當這股力量和管內上升之水的重量相等時,水就不再上升。水上升的高度和毛細管之半徑成反比,在越細的毛細管中上升得越高。
  2. U形管裝滿水後,把兩端塞住,作成虹吸管插入水中如圖4-2,A端在容器外,B端在容器內。當兩端開口打開時,由於兩端的壓力不等,水即由壓力較小之A端流出,這種現象稱為虹吸原理。
  3. 平滑木板以 O 點為支點,保持水平狀態。若在 OB 間放一鋼珠,則重心向右移動,使 B 點下傾,在鋼珠滑離木板後,整體又恢復原來的平衡。以滴管作成鳥身取代木板,水的流動取代鋼珠的移動,使得重心的位置改變,然後水由喝水鳥尾端排出,便是排水的原理。水排出後,喝水鳥前端又比尾端重,所以前端下傾到水中,這就是喝水的原理。至於喝水鳥會喝水,則依靠毛細現象或虹吸原理。

競賽方式

  1. 使用大會提供及規定可自備的器材, 製作一組或數組喝水鳥(圖 4-4、 4-5僅供參考),進行活動一及二的競賽。活動三需事先做好,報到時登記並繳交。
  2. 膠帶僅能用於將試管固定在迴紋針或水盆上。 活動三不受此限。
  3. 支撐喝水鳥的迴紋針固定架, 請以大會提供的油黏土固定於接觸面上。 活動三不受此限。
  4. 計時開始後,即不能再去調整整個裝置。
  5. 接水盤、水盆及試管不得改造。 活動三自備以上物品者,不受此限。

活動一:應用毛細現象比賽喝水頻率

  1. 在規定時間內,依圖 4-4 裝置好後,鳥嘴必需浸在水中,紗布可以裝入鳥的身體 (即塑膠滴管) 中,由大會統一計時開始,每隊 10 分鐘。
  2. 比賽哪一隻喝水鳥先從尾端排水,依排水的快慢排序後, 以六等第計分法計點(如表一)。
  3. 比一比那一隻鳥喝水之次數最多,依喝水次數的多少排序後, 以六等第計分法計點(如表一)。
  4. 比一比哪一隻鳥的排水量最多,依排水量的多少排序後, 以六等第計分法計點(如表一)。

器材

  • 3毫升塑膠滴管4支
  • 大迴紋針4支
  • 透明膠帶少許紗布(20cm×20cm)1塊
  • 打火機一個
  • 水盆一個
  • 接水容器一個
  • 10毫升小試管一支
  • 油黏土一小塊。
  • 剪刀一把

活動二:應用虹吸原理比賽喝水頻率

  1. 在規定時間內,依 圖4-5 裝置好後,鳥嘴必需浸在水中,由大會統一計時開始,每隊 10 分鐘。
  2. 比賽內容同活動一之2、3、4.。

器材

  • 3毫升塑膠滴管4支
  • 大迴紋針4支
  • 打火機一個
  • 水盆一個
  • 接水容器一個
  • 10毫升小試管一支
  • 油黏土一小塊。
  • 剪刀一把

活動三:創意比賽

  1. 材料不限,自行設計喝水鳥裝置以提高學習興趣及娛樂效果為目標,要能達到喝水及排水的功能才予評分。
  2. 每項設計應有其使用功能,否則不予計分。

器材

  • 3毫升塑膠滴管4支
  • 大迴紋針4支
  • 打火機一個
  • 水盆一個
  • 接水容器一個
  • 10毫升小試管一支
  • 油黏土一小塊。
  • 剪刀一把

時間

原則說明 5分鐘 製作時間 15分鐘 評審時間 40分鐘

評分方法

  1. 將活動一的2、3、4三項得點相加後,依所得點數高低排序後,再以六等第計分法(見表一)計分。
  2. 活動二計分方式同活動一。
  3. 將活動一及活動二的得分相加, 再依成績高低排序後,採六等第計分法計算得分與名次,分數最高的隊伍頒發單項競賽優勝獎(若分數相同時以活動二得分高者獲得,若分數再相同時以抽籤決定)。
  4. 本項競賽會排水的喝水鳥之得分與另外三項競賽成績相加後, 依成績高低排序後, 總成績高者,依序頒發大會獎(總成績相同時,依序以兩小無猜、拋石器、水上浮塔及會排水的喝水鳥之得分為評比的標準)。
  5. 活動三的評分方式, 依整體創意 50%、功能 30%、美觀 20%等特色評分, 得分最高的隊伍,頒發創意獎。此項評分獨立計算,不列入總成績內。

探究問題