"飛行火箭" 修訂間的差異

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於 2022年7月8日 (五) 08:10 的修訂


原始設計者:陳亮洲

簡介:

藉由長條氣球的射擊,討論力作用在氣球飛行路徑的影響。


活動說明

目的

完成活動後,學生得簡易敘述力的基本特性與牛頓三個運動定律的內涵。

原理

作用力與反作用力、重心與運動

活動一:射擊氣球

場地

  • 視學生人數安排得發射氣球的室內或室外空間。

材料準備

  • 260公分長氣球/人
  • 一個小型打氣筒/人
  • 一捲電工膠帶(或其他有重量的膠帶)/人

活動第一階段:未黏膠帶

請同學使用打氣筒將長型氣球打滿空氣後,依活動影片的步驟使氣球飛行,並觀察其飛行軌跡。

活動第二階段:黏上膠帶

第二階段將原本長型氣球的前端黏上電工膠帶後,再次發射氣球,觀察其飛行軌跡與未加上膠帶的時候有何差異。
可以請同學分別將膠帶黏二圈、三圈、五圈,分別觀察與紀錄。

活動二:沖天火箭

場地

  • 建議在室內教室將裝置製作完畢後,視學生人數安排得發射沖天火箭的室外空間。

材料準備

  • 一個寶特瓶/組
  • 三根竹筷/組
  • 一捲膠帶/組

活動流程

將寶特瓶用三根竹筷做成火箭本體,在寶特瓶中放入小蘇打與水,在塑膠試管中放入檸檬酸,將試管丟入寶特瓶中,用橡膠塞塞住瓶口,倒轉後等待發射。

原理說明

說明力的方向性

  • 準備:請一位較活潑的同學到前方,假裝要將他的頭拔起來放在旁邊。
  • 說法:我們將這同學的頭拔起來放在旁邊這個位置,同學的頭浮在這個地方,假設沒有地球引力,假設沒有空氣,我們從後方(將手掌假裝從後方往前揮)往這個頭巴下去,各位覺得這顆頭會往哪個地方飛?
  • 討論:待台下同學表達完,請示範同學回座(只是上來當人形模特兒而已),接著用這個假想例子開始討論力的方向性。

說明力的加速度

  • 準備:請另一位較活潑的同學到前方,請他背對著你(最好是男生)。
  • 說法:我在這位同學後面,抬起腳往他屁股踢過去(將腿抬起假裝要踢下去),請問這位同學會發生甚麼事?
  • 討論:與同學互動完後(只是上來當人形模特兒而已),說明受力的瞬間會產生速度變化的過程。

說加速度與質量的關係

  • 準備:請一位瘦瘦的同學到前方,老師站在他的旁邊。
  • 說法:假設旁邊這位超胖的同學,跟我這位超瘦的帥哥,站在這個位置,假設後方有兩台一樣的跑車,用一樣的速度與方向,各自撞到我們兩位,請問誰的速度增加量比較大?
  • 討論:與同學互動完後(只是上來當人形模特兒而已),說明力在加速度與質量的關係。

活動影片

未黏膠帶

對影片點擊右鍵開啟進階功能。

黏上膠帶

對影片點擊右鍵開啟進階功能。

探究問題

未纏繞膠帶的長條氣球,為何射不直?

Ans: 空氣阻力的影響,會造成頭尾亂跑。

在氣球前方加上膠帶後,為何飛行路徑就會變直?

Ans: 氣球前方慣性變大,空氣阻力較難改變其運動方向,因此後方未纏膠帶慣性較小的部分,便只能跟著前方前進。

生活中,有什麼類似射擊氣球飛行軌跡的休閒運動?

Ans: 羽毛球、踢毽子、弓箭等。

請舉出一個應用作用力與反作用力原理的例子。

Ans: 走路。腳向地板施一個向後的力,同時地板會給身體一個向前的力

槍管或炮管加螺旋的膛線,讓子彈或炮彈旋轉,前進時彈頭方向會比較穩定。這是運用哪一個原理?

Ans: 角動量守恆

長條氣球飛行時,受哪些因素影響它的運動?

Ans: 1.重力

2.初始動量 3.空氣阻力