科趣/下坡玩具
目錄
一、目的
以規定的材料設計並製作步行下坡、振動下坡玩具，經由調整重心位置、質量分布、轉動角度等使下坡玩具分別於活動一、二能以最慢及最快速度一步一步往下走。藉以熟練操作技能、體會科學原理、啟發創造力、訓練解決問題的能力。
二、原理
重心、力矩、摩擦力
三、活動一:振動下坡慢慢走
(一)場地：
於無風場所放置一穩固不搖晃的課桌，桌面平整且盡量保持水平。裁判與參賽者分別坐在 桌子兩邊之椅子上，椅子與桌子不得相連或接觸以免干擾競賽進行。競賽時斜坡置於桌面中央並以側邊向著參賽者及裁判。
(二)使用材料：
- 大會提供：評審使用器材：碼錶。各組材料：竹籤 6 支(和活動二共用)、黏土 60 克(和活動二共用)、吸管 3 支、塑膠板Ａ4 大小 1 張、西卡紙Ａ4大小 1 張、塑膠瓦愣板（60 公分Ｘ20 公分）(和活動二共用)。
- 學生自備：膠帶、黏著劑等黏貼器材、切割墊、切割工具、尺、秤重裝置等。
(三)製作說明
- 取一張塑膠墊板或西卡紙，參照圖一的尺寸剪裁。
- 寬 1cm、長 5cm 的部分是「四肢」，往下摺。頭尾則分別朝上與朝下摺，完成後寫上Ａ、Ｂ、Ｃ的編號，如圖二。
- 取一竹籤，以膠帶黏貼在「身體」的中央，然後在竹籤兩端黏上少許黏土。調整適當位置及黏土重量，振動下坡作品就完成了。
- 每個參賽同學都要製作一個振動下坡作品，評分時使用，這三個作品必須使用兩種材質，比如說一個用西卡紙作，另外兩個用塑膠板作，或者是兩個用西卡紙作，另外一個用塑膠板作。
- 圖一尺寸僅供參考，參賽同學在維持作品四隻腳的情況下，可以改變振動下坡作品的尺寸、比例與配重，調整讓它下坡的速度越慢，成績越高。
- 現場利用大會提供的塑膠瓦愣板，製作一個斜面，練習及評分時使用。斜面長度為 60 公分、寬度 20 公分、距離斜面頂端 15 公分處畫一條橫線，作起跑線，起跑線的高度可以在 11~16 公分之間，各組自行調整。在起跑線下方，以 0.5mm 麥克筆，每間隔 5 公分畫一條橫線（橫線粗細約 0.5mm），總共分為 9 格，由上而下寫上 1~9 的編號，作為活動二評分使用。(★請特別注意：斜坡板僅可畫上橫線，除此之外不能進行任何加工、翻摺或切割)
(四)競賽說明
- 當評分人員說計時開始的時候，參賽同學拿著自己的作品，輪流測試、調整。
- 準備好時，要跟評分人員說“挑戰”，評分人員說“開始”，即進行操作。如果沒說“挑戰”，將視為測試，結果不列入競賽成績。
- 評分時作品的任何一個部位都不可以超過起跑線，必須調整符合規定後才能評分。移動距離為 10 公分，起跑線往下 10 公分即為終止線。當參賽同學啟動振動下坡作品時，評分人員即開始計時，作品如果中途停止或走到終點，計時立刻停止。
- 每一參賽者輪流用自己製作的振動下坡作品評分，每人至少挑戰一次，最多三次。(若作品無法上場挑戰，則扣該隊總秒數 20 秒)
- 下坡行走作品開始前進，到停下來或走到斜面終點所經歷的時間，就是該次的競賽成績。
- 每個競賽成績最高為一分鐘，當振動下坡作品已經走了一分鐘尚未停止，評分人員告知參賽選手將作品取下，成績以 60 秒計算，並進行下一次的評分。
- 若評分人員測得秒數和參賽者自測秒數相差２秒以上，參賽者可要求重測，若重測後秒數沒有增加（亦成績沒進步），則扣總秒數 30 秒。
- 由隊長挑選出每位選手最佳成績一次，三次累計總秒數即為活動一成績。
四、活動二:步行下坡輕鬆走
(一)場地需求：
於無風場所放置一穩固不搖晃的課桌，桌面平整且盡量保持水平。裁判與參賽者分別坐在 桌子兩邊之椅子上，椅子與桌子不得相連或接觸以免干擾競賽進行。競賽時斜坡置於桌面中央並以側邊向著參賽者及裁判。
(二)使用材料：
- 大會提供：評審使用器材：碼錶。各組材料：見 P.25 材料總表。
- 自備：膠帶、黏著劑等黏貼器材、切割墊、切割工具、尺、秤重裝置等。
(三)製作說明：
- 於現場製作步行下坡作品三個，首先製作紙杯中央的「瓦愣板（見圖二），當為後腳。瓦愣板的寬度比杯底直徑小約 1cm，長度約為紙杯的高度。
- 將竹籤插入瓦愣板的頂端，再貫穿紙杯中央，穿洞的位置大約為紙杯的三分之二高度，完成後瓦愣板要能自由轉動。此時瓦愣板會超出紙杯的杯底，再以簽字筆在瓦愣板超出杯底約 3mm處做記號。然後將瓦愣板取下來，以美工刀切割。注意：務必仔細讓切割線筆直，否則紙杯下坡時會歪斜！
- 在紙杯兩側分別黏貼二塊保麗龍，以限制瓦愣板的轉動角度。左邊的保麗龍不要超出杯底，而右邊的保麗龍要凸出杯底約 3mm（如圖三），並且底部要有圓圖 三弧狀（可用美工刀小心修剪）。
- 最後在紙杯的左側插入長腳圖釘（後重心原則），步行下坡玩具就完成了。並寫上號碼，以及Ａ、Ｂ、Ｃ的編號。
- 每個參賽同學都要現場製作一個步行下坡作品，圖二尺寸僅供參考，參賽同學在維持紙杯外型的情況下，可以改變瓦楞板的長度、寬度、擺動幅度與杯子配重，調整讓它順利走下坡。
(四)競賽說明：
- 當評分人員說計時開始的時候，參賽同學拿著自己的作品，輪流測試並調整。
- 準備好時，要跟評分人員說“挑戰”，評分人員說“開始”，即進行操作。如果沒說“挑戰”，將視為測試，結果不列入競賽成績。
- 評分時作品靜置在斜坡上面，任何一個部位都不可以超過起跑線，如果有超過，必須調整符合規定後才能評分。挑戰同學啟動步行下坡玩具時，評分人員即開始計時，當玩具走到終點或停止時，計時立刻停止。
- 每一參賽者輪流使用自己製作的步行下坡玩具評分，每人至少挑戰一次，最多三次。(若作品無上場挑戰，則扣總分數 20 分)
- 步行下坡玩具在評分過程，中間的瓦楞板必須前後擺動，並且碰到兩側限制擺動角度的裝置，如果沒有碰到卻有移動現象，這樣叫做滑動，算是挑戰失敗，必須重新挑戰，挑戰次數減少一次。
- 如果評分過程中，步行下坡玩具停止移動，停在編號 5 的位置，得分 5 分。如果前腳壓在編號 7、8 之間，得分 8 分。7.當步行下坡玩具走完全程時，除了得分 9 分之外，另外，依照完成時間不同，還有加碼分數，如下表所列：
- 活動一、二參賽同學可以自行決定先後順序，只是兩項評分時間必須在 8分鐘內完成，參賽同學必須妥善分配時間。
- 如果步行下坡紙杯走完斜坡，花了 28 秒時間，所得的分數為 9 + 20 ＝29。10.活動二競賽測得秒數，皆以評審測得為準，並不再參照參賽者自行測得秒數。
五、競賽說明
(一)製作：
活動的製作與測試時間（含說明及領取材料）共 45 分鐘。本項競賽必需在 70 分鐘內完成，含準備、全部組別闖關、計分。
(二)評審時間：
活動一、二，同組依序進行，時間共 20 分鐘。
六、評等
(一)活動一、二：
每人取一次最佳成績，三人共三次成績，將三次成績加總後即為活動一、二的得分加總。按得分加總高低排序後，依六等第計分法計分得成績。
七、給評分者的建議
(一)檢查事項：
- 製作時間結束，參賽選手除了將作品、斜面裝置放在放置區內，未使用的材料及需要用的工具也可以放在裡面。
- 活動一、二除了黏貼材料之外，其他只能用大會提供材料，否則必須移除之後才能評分，移除時間 包括在評分時間 8 分鐘內。
- 活動一、二步行下坡的作品上面必須寫上Ａ、Ｂ、Ｃ的編號，方便評分時紀錄。
- 活動一、二參賽同學可以自行決定先後順序，只是兩項評分時間必須在 8分鐘內完成。
- 活動二紙杯中間的塑膠瓦楞板必須能自由轉動，才能進行評分。
(二)競賽者操作
- 比(活動一)時
- 競賽者拿著振動下坡作品及相關材料、工具至競賽區域時，評分者先檢查是否在作品寫上Ａ、Ｂ、Ｃ的編號，是否加裝其他器材後，立即宣布計時開始。如果沒寫編號的立即加註，有加裝其他材料，必須先行拆除，檢查通過後，才能進行測試及評分。
- 競賽者可以先自行測試振動下坡作品在斜面上移動的效果，並進行作品、斜面高度的調整。競賽者測試完畢後，即可以喊“挑戰”。
- 競賽者喊“挑戰”時，確認作品任何部位不可以超過起跑線，啟動方式只能用手或器材讓作品傾斜，瞬間將手或器材移開，讓作品因為左右擺動及重力影響，以振動方式往下移動，如果作品有一些滑動的現象也沒關係，繼續評分。
- 參賽者的手或器材移開作品後，開始計時，一直到作品中間停止或走到斜面終點結束計時，紀錄的時間就是競賽成績。評分的過程中，如果有刻意跺腳、撞到桌子、拍打桌面、敲擊斜面等等動作，該次成績不予計分。
- 評分完畢之後，接著做活動二評分，時間不暫停。
- 比活動二時
- 競賽者可以先自行測試步行下坡作品在斜面上移動的效果，並進行作品、斜面高度的調整。競賽者測試完畢後，即可以喊“挑戰”。
- 競賽者喊“挑戰”時，確認作品任何部位不可以超過起跑線，啟動方式只能用手或器材讓作品往後傾斜，瞬間將手或器材移開，讓作品因為前後擺動及重力影響，以步行方式往下移動，如果作品有一些滑動的現象，就算是挑戰失敗，必須重新挑戰。
- 參賽者的手或器材移開作品後，開始計時，一直到作品停止或走到斜面終點才結束計時，評分的過程中，如果有讓刻意跺腳、撞到桌子、拍打桌面、敲擊斜面等等動作，該次成績不予計分。
- 評分完畢之後，競賽者必須將下坡玩具擺在放置區內，不可帶回。
- 評分完畢之後，競賽者必須將下坡玩具擺在放置區內，不可帶回。
八、給競賽者的意見
- 請參考“給評分者建議”，確實做到符合各項檢查項目及操作評分時注意事項。
- 事先勤加練習，改變步行下坡玩具的大小、比例、配重，找出最佳條件，以及穩定的操作動作。
- 評分時有先後之分，參賽同學製作的作品，必須具有穩定性，在 1 小時內步行或振動功能不會受影響，如有影響自行負責。
