歸心似箭

出自 全民科學平台
前往: 導覽搜尋

目的

發揮創造力,設計一把筷子槍,使發射出去的橡皮筋能自動滾回來。經由不斷調整筷子槍的功能集反覆練習各種發射方式,體會一些物理原理。

原理

  1. 動能:向前彈射出去的橡皮筋具有向前運動的動量(維持移動的慣性),假如沒有其他水平方向外力作用,橡皮筋將不停的向前等速運動。
  2. 角動量:旋轉的物體具有角動量(維持轉動的慣性),假如沒有外力矩的作用則物體旋轉的狀態保持不變。
  3. 摩擦力:兩物體互相接觸且有相對運動(或即將運動的趨勢)時,就會產生阻止運動的作用力。摩擦力的大小與兩接觸面的性質,也與正向力與大小有關。
  4. 動能:移動中的物體擁有移動動能,轉動中的物體擁有轉動動能。
  5. 使射出去的橡皮筋滾回來之原理:橡皮筋射出去的同時,使橡皮筋快速逆轉,當橡皮筋著地時,轉動的橡皮筋與地面之間的摩擦力推動橡皮筋向後加速並滾回。

筷子槍製作參考

  1. 伸縮原子筆用來當作發射裝置。當筆心縮回時橡皮筋便發射出去。
  2. 當作子彈用橡皮筋裝填去時必須一股鬆一股緊,如此射出去的橡皮筋才會旋轉。
  3. 筷子槍的前端可刻凹槽或做一些改變,使橡皮筋不會自行滑掉。
  4. 本造型僅供參考,你可自行研發出更容易操作、效果更好、功能更強大的筷子槍,使本項競賽比賽更優異。

競賽方式

  1. 每一隊於比賽現場,以大會所發的竹筷、橡皮筋(結構用橡皮筋)、底片(選擇使用)為主體架構材料,可加上其他自備材料四把筷子槍,其中兩把於活動一使用,另外兩把於活動二中使用。
  2. 比賽現場製作筷子槍結合各部分材料時不得使用任何接著劑,只能以大會所發的橡皮筋綑綁。
  3. 筷子槍必須能安裝橡皮筋(子彈用橡皮筋)當子彈來發射。發射時不得直接以手觸碰橡皮筋,因此必須設計有「發射裝置」
  4. 「發射裝置」可於家中先行製作,並於競賽當場製作時以橡皮筋綑綁上去。
  5. 「結構用橡皮筋」由大會依照規定數量提供;「子彈用橡皮筋」必須自備,且數量不限(若依照活動一比賽辦法,可能多一些比較好)
  6. 必須使發射出去的橡皮筋著地後能夠滾回來才能得高分。
  7. 每一隊比完後必須於30秒內將所射出之子彈,橡皮筋撿拾乾淨,以利下一隊能緊接著比賽。否則每留下一條橡皮筋於場內就扣該活動之得點1點。
  8. 子彈橡皮筋射出後不得以任何方式干擾其行徑,否則該發子彈橡皮筋以0點計。刻意干擾者取消參賽資格。

活動一:翻山越嶺

  1. 將7張全開的書面紙,緊密排在地面上,共分成A~G七區。每一張書面紙中間下面以一支直桿墊高約2cm,以提高挑戰性。
  2. 發射者必須站在發射線後,向著A端方向發射。
  3. 每一隊伍派兩位隊員分別使用兩把筷子槍進行比賽,每人可用時間為1分鐘。第一個人比完,第二個人馬上接著比。兩人使用同一場地,替換的時間不扣除。
  4. 每人在開始計時之前可以先裝填子彈橡皮筋,在1分鐘的時間內子彈射完可繼續填裝發射。
  5. 每發子彈橡皮筋停止或滾出左右邊界線或滾回超過發射線後,才可以發射下一發,否則無效。
  6. 以橡皮筋上最遠離發射線的點,來判斷橡皮筋所在位置。
  7. 每一發子彈橡皮筋著地後必須能滾回且越過界線才算得點。

評分辦法

  1. 每一條橡皮筋之得點由下方三個條件決定:
    1. 第一區域得點:橡皮筋著地後回滾通過之第一條區界線,可得第一個進入區域所標記之點數,為x。
    2. 通過其它區界線得點:除上項進入之第一區域之外,橡皮筋繼續回滾每通過一區界線再增加1點。設此部分所得點,為y。
    3. 「回家的感覺真好」特別加點:若回滾的橡皮筋停止於「家」裡,且橡皮筋任何部分未超出家的界線,則所的點數乘2倍,即得2(x+y)點。
  2. 同一子彈橡皮筋再相同區域界線重複通過時,只能算第一次回滾過該區界線所得的點數,不得重複計算。
  3. 橡皮筋滾出或跳出左右邊界線就同止計點,即滾出後又滾回來也不能再計點。

指定路線

  1. 以16張半開的書面紙平鋪於地面,成四行四列之方陣並編號1~16。如下圖。
  2. 發射者必須站在發射線後發射,可於計時之前裝填子彈橡皮筋。
  3. 每一隊派兩個隊員分別使用兩把筷子槍於同一個場地進行比賽(所使用筷子槍不得與活動一重複),兩人可用時間最多兩分鐘。第一人比完,第二人馬上接著比。兩人替換的時間不扣除。超過兩分鐘未發射完者不可延長時間,僅以已發射部分計分。
  4. 每發子彈橡皮筋經裁判確認得點後(裁判須於發射後十秒內確認得點且以擊掌為信號),才可發射下一發,提早發射者無效,重發。
  5. 以橡皮筋接觸地面處,來判斷所到達或經過的區域。(橡皮筋未著地前飛過的區域不算得點)。
  6. 每人最多發射5次,每次指定的路線都不同,須依照規定的順序比賽。不得要求更改順序,也不得要求同一路線發射兩次(或以上)。
  7. 五次路線分別如下:
    1. 路線一「斜線回滾」:1、6、11、16
    2. 路線二「曲線回滾」:3、7、10、9
    3. 路線三「直線回滾」:14、10、6、2
    4. 路線四「折返」:8、4、4、8、12、16
    5. 路線五「橫行」:1、2、3、4

評分標準

  1. 子彈橡皮筋著地後,依照順序先後到達(或經過)的每一區均得1點。只到達指定路線之局部區域也算得點,但只能算到達區域之點數。
  2. 到達非指定路線之區域不得點也不扣點。到達指定區域但是未按照指定順序通過者不得點也不扣點。
  3. 子彈橡皮筋愈能符合指定路線進行者得點愈高。範例:
    1. 指定路線一(斜線回滾)---1、6、11、16。實際著地於6號區,滾過10、11、15,最後停於16號區。則得6、11、16號區之點數共1+1+1=3點。
    2. 指定路線二(曲線回滾----3、7、10、9。實際著地於7號區,滾過11、14,最後由14號區出邊界。則得7號區之點數共1點。
    3. 指定路線三「直線前滾」—14、10、6、2。實際著地於6號區,且停止於6號區。則得6號區之點數共1點。
    4. 指定路線四「折返」—8、4、4、8、12、16。實際著地於12號區,向前未衝過4號區就滾回經過8、12、16號區,最後由16號區出界。則得8、4、8、12、16號區之點數共1+1+1+1+1=5點。其號區未超越在滾回,只能算前進進入之一次點數,不能算回滾進入之得點。
    5. 指定路線五「橫行」—1、2、3、4。實際著地於3號區,滾過2、1號區,最後由1號區滾出邊界,則得3號區之點數共1點。而2、1號區雖然也是指定區,但是未依照順序先後通過,故未得點。
  4. 累積2分鐘內某隊(2人)有效發射之橡皮筋得點之總和,為活動二總得點。

活動三:創意競賽

製作一具槍(筷子),採過關淘汰制選拔最佳作品。

製作之規定

  1. 材料不限種類、數量。(不一定要用筷子製作)
  2. 必須能安裝橡皮筋當子彈來發射。發射時不得直接以手碰觸橡皮筋因此必須設計有「發射裝置」。
  3. 必須使發射出去的橡皮筋著地後能滾回來。

第一關:回滾測試(資格賽)

  1. 滿足以下兩個條件者才算過關,過關者才有資格進入第二關。
    1. 在1分鐘內發射6發橡皮筋
    2. 至少有3分能滾回來
  2. 若過關人數超過5人,則以1分鐘內能發射子彈橡皮筋數目最多錄取5人。

第二關:創意、功能評比

由以下每項原則中分別選出最佳之2件作品,給予該項得點。

  1. 自製性最高者1點
  2. 材料最易取者1點
  3. 能裝填最多發橡皮筋者1點
  4. 裝填最容易者1點
  5. 發射裝置最易控制者1點
  6. 發射裝置最易控制者1點
  7. 最具有巧思2點

器材

  1. 免洗筷54支
  2. 橡皮筋30條
  3. 底片盒4個

探究問題

橡皮筋為什麼會有彈力?

解答

什麼東西決定了橡皮筋的彈力?

解答