跳跳板

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實驗目的

利用塑膠瓦楞板及橡皮筋製作一個可以彈跳的裝置,並且控制彈跳角度,讓彈跳裝置可以彈得最遠、最高。藉由此活動探討如何讓彈跳裝置獲得較多的勢能, 並且有效率的轉換成動能與位能。

實驗原理

用手拉開橡皮筋,讓所作之功轉換成橡皮筋的彈力勢能,使橡皮筋彈力所儲存的勢能轉換成動能。彈力勢能愈大,動能愈大。 當向下壓彈跳裝置於地面,則地面會給彈跳裝置向上的反作用力。將彈跳裝置放在塑膠瓦楞板上,調整塑膠瓦楞板的角度,便可以讓彈跳裝置往前跳。

活動一:跳遠大賽

  1. 場地:每一組場地:10公尺 X 3公尺。(地面材質,競賽時規格統一即可)
  2. 使用器材
    1. 大會提供:PP塑膠瓦楞板50cmX60cm X 0.3cm一片、橡皮筋30條、PVC布紋膠帶(48mmX12m)1捲。(活動一、二共用)
    2. 學生自備:美工刀、剪刀等裁切工具、直尺、切割墊。
  3. 彈跳裝置製作
    1. 將瓦楞板剪成長寬為5公分 x 10公分的長短(規格僅供參考),再將瓦楞板對摺,要有明顯的摺痕。
    2. 在瓦楞板的兩端各剪兩個縫隙,並在縫隙上套一條橡皮筋即完成跳跳板裝置。
    3. 將跳跳板裝置(簡稱跳跳板)用手指壓在桌面上,當放開手指後,跳跳板就會跳起來,會嚇人一跳。
    4. 利用瓦楞板及PVC布紋膠帶製作一個斜面裝置,將跳跳板壓放在上面,當放開手後,跳跳板會往前跳。
    5. 參賽同學可以改變跳跳板的外型、橡皮筋的數量及斜面的角度,讓跳跳板可以跳得更遠。
  4. 競賽說明
    1. 每隊每人製作一個或以上的跳跳板,每隊製做一個斜面裝置。跳跳板及斜面裝置只能用瓦楞板及PVC布紋膠帶製做,不得使用其他材料。
    2. 參賽隊伍攜帶跳跳板及斜面裝置至彈跳區(如圖二)後,評分人員立即宣布計時開始。
    3. 先將斜面裝置用PVC布紋膠帶固定在彈跳區的地板上,不可壓到預備線,調整好角度即可進行評分。
    4. 一位隊員將跳跳板壓在斜面裝置,其他隊員可以協助固定斜面裝置,調整好角度及方向後,手先離開斜面裝置,之後再放開跳跳板,讓跳跳板往前彈跳出去,落在前方寬1.5公尺、長8公尺的記分區內。不可以推動斜面裝置, 給予跳跳板往前更多的推力。
    5. 跳跳板落地後不得有滾動的現象,否則該次成績以零分計算。
    6. 三位隊員輪流彈跳,每人最多彈跳三次,每次彈跳可以使用相同的跳跳板, 也可以更換不同的,但是使用過的跳跳板,其他隊員便不能再使用了。
    7. 在完成彈跳之後,斜面裝置可以調整適合的角度,再進行下一次彈跳。每隊必須在180秒內完成跳遠動作。
    8. 時間結束,參賽隊伍需在10秒內將斜面裝置清除完畢,恢復原狀,否則將扣總分10分。
  5. 評分標準
距離/公分 0~25 25~50 50~75 75~100 100~125 125~150 150~175 175~200 200~225 225~250
得分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
距離/公分 250~275 275~300 300~325 325~350 350~375 375~400 400~425 425~450 450~457 475~500
得分 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
    1. 跳遠的距離及所得分數如表1~3
    2. 成績的計算以跳跳板最前端的落點區域來記分,如果剛好壓到橫線則以較優成績計算,跳跳板如果壓到兩邊的邊線,計分方式相同,跳跳板如果超過兩邊的邊線,則先判斷跳跳板的落點區域,成績為該區域得分在乘以0.6(加權計分),也就是跳跳板落在54分的線外區域,則成績為54 x 0.6 = 32.4。如果距離超過750公分,成績為80分。

活動二:跳高大賽

  1. 場地:每一組場地:3公尺 X 3公尺。(地面材質,競賽時規格統一即可)
  2. 使用器材
    1. 大會提供:PP 塑膠瓦楞板 50cm X 60cm X 0.3cm 一片、橡皮筋 15 條、PVC 布紋膠帶(48mm X 12m)1 捲(活動一、二共用)、魚尾夾。
    2. 學生自備:美工刀、剪刀等裁切工具、直尺、切割墊、細線(線的材質及粗細不限)。
  3. 競賽說明
    1. 每隊每人製作一個或以上的跳跳板,可以與活動一共用。
    2. 參賽隊伍攜帶跳跳板至彈跳區(如圖三)後,評分人員立即宣布計時開始。
    3. 一位隊員將適當長度的細線一端固定在跳跳板上,放開跳跳板,讓跳跳板拉著細線往上彈跳,測試彈跳高度及掉落的位置。測試好之後告知評分人員進行評分
    4. 將大會提供的魚尾夾夾在細線適當的位置上,再把跳跳板放在彈跳區A區內讓他往上彈跳,在彈跳時若能將細線拉直後,再將魚尾夾拉離開地板,這樣才是成功的彈跳,評分人員測量並記錄棉細線上魚尾夾到跳跳板的長度,還有跳跳板落下靜止後的位置。
    5. 跳跳板往上彈跳時,如果細線纏在一起,無法完全拉直,魚尾夾無法離開地板,或落下時沒有直接掉落地面,則視為失敗。
    6. 每位隊員必須連續彈跳,但最多只能有三次成績記錄。每次彈跳可以使用相同的跳跳板,也可以更換不同的,但是使用過的跳跳板,其他隊員便不能再使用了。
    7. 每隊必須在 180 秒內完成跳高動作。
  4. 評分標準
    1. 棉線長度每 1 公分得分 1 分。
    2. 跳跳板落下停留位置不同,會有不同的加權分數,若是在A區內(含壓線), 則加權值為 1.2,B區為 1.0,C區為 0.8,C 區以外為 0。
    3. 如果評分記錄為 452 公分 A 區,則原始得分為 452 分,而 A 區加權為 1.2, 所以加權後成績為 452 x 1.2,得 542.4 分。

創意競賽

  1. 競賽製作
    1. 使用其他材料或不同結構,也能夠產生良好的彈跳效果。
    2. 使用其他操作技巧或藉由其他器材協助,可以呈現更精準降落位置或更好的彈跳距離。
    3. 想出其他新的玩法。
  2. 評審標準:功能 25%、造型 25%、創意 25%、說明書 25%
  3. 說明書
    1. 說明書字數:200 字以內。
    2. 說明書以兩張 A4 紙內完成,用文字、附圖或照片說明設計原理、功能及特點, 於報到時一併繳交。

競賽時間

  1. 製作時間:活動一、二的跳跳板及斜面裝置製作(含說明及領取材料)共 20

分鐘。

  1. 評審時間:活動一、二,同組依序進行,時間共 40 分鐘。
  2. 注意:本項活動必需在 70 分鐘內完成。

總評分

  1. 每一隊的總成績:z = x+ y。
  2. 依 z 高低排序後若 x + y 分數相同,則依次以活動一、活動二分數加總高低, 作為排名依據。

給評分者的建議

  1. 檢查事項:瓦楞板的縫隙裡面,不得裝入發放材料以外的東西,否則不予計分。
  2. 競賽者操作
    1. 比(活動一)時
      1. 競賽者拿著跳跳板及斜面裝置至競賽區域時,評分者即可宣布計時開始,這樣才能掌控比賽時間。
      2. 競賽者輪流彈跳,其他隊員可以協助調整斜面裝置,但是在彈跳前,協助者的手一定要完全離開斜面裝置,才能進行彈跳動作,這個部分要嚴格要求。
      3. 競賽者的跳跳板不可交換使用,違者以零分計算。
      4. 評分完畢之後,競賽者必須將跳跳板擺在放置區內,不可帶回。
    2. 比(活動二)時
      1. 競賽者拿著跳跳板及細線至競賽區域時,評分者發給競賽者 3 個魚尾夾後即可宣布計時開始,這樣才能掌控比賽時間。
      2. 競賽者可以先測試幾次,等到要求評分時再進行評分及記錄成績的動作。
      3. 競賽者輪流彈跳,其他同學可以協助調整細線,避免細線纏在一起。
      4. 評分時要注意跳跳板是否在A區起跳,跳跳板跳起來時細線是否拉直,魚尾夾是否離開地面,是否直接掉落地面。
      5. 競賽者的跳跳板不可交換使用,違者以零分計算。
    3. 評分完畢之後,競賽者必須將跳跳板擺在放置區內,不可帶回。

給競賽者的建議

  1. 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。
  2. 事先勤加練習,改變跳跳板的長、寬、厚度(多片黏在一起)、橡皮筋的數量及斜面的角度,找出最佳條件,以及穩定的操作動作。
  3. 競賽個別評分有先後之分,參賽同學製作的作品,必須具有穩定性,在 1 小時內彈跳性質不會受影響,如有影響自行負責。

評等

  1. 活動一:每隊最多有九次成績,每位隊員選出二次較好的成績。將六次成績相加為活動一的得分加總。按得分加總高低排序後,依六等第計分法計分,得成績 x。
  2. 活動二:每隊最多有九次成績,每位隊員選出二次較好的成績。將六次成績相加為活動二的得分加總。按得分加總高低排序後,依六等第計分法計分,得成績 y。
  3. 名次
    1. 活動一的成績(x)加上活動二的成績(y)得 z。
    2. 依 z 的高低排序後,再以六等第計分法計分與決定名次,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一的得分高者獲得,若活動一的分數相同時以活動一的原始得點高者為單項優勝競賽獎。

準備材料

品名 規格 數量 備註
大會 PP 塑膠瓦楞板橡皮筋

PVC 布紋膠帶

魚尾夾
50cm x 60cm x0.3cm

18 號(直徑約 5cm)

48mm X 12m
編號 No227(1.5cm)
1 片

30 條

1 捲

3 個
重量約 115~125 公克 約 1.3~1.7 公克/個
學生 自備 美工刀

剪刀

直尺

切割墊

細線
材質、粗細不限

影片

探究問題

固體為什麼有彈力?

  1. 內部質點受力時可以有相對運動,外力移除時質點又會回到原有的位置。
  2. 原子之間的鍵結,因電子軌域組態的關係,其角度與距離有最穩定態,但最穩定態之外,也允許角度與距離在一定距離間變動。

彈力如何轉換成位能與動能?

橡皮筋如何儲存勢能?

彈力勢能愈大,動能愈大的原因是什麼?兩個的關係是什麼?

反作用力是如何形成的?

拉開橡皮筋是什麼能轉成什麼能?