磁浮賽馬

出自 全民科學平台
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原始設計者:彭大立

簡介:

使用磁鐵的斥力,讓筆芯在旋轉時的阻力減弱,並且固定在適當的位置。此時可以在筆芯中央的圖片上看見奔跑中的賽馬


活動說明

目的

藉由此課程實際操作磁浮實驗,並且使學生深入探究此原理。

原理

電荷運動與磁力線(磁學)、視覺暫留現象

PhET

  1. 進入法拉弟定律

活動: 指北針:

  • 實驗材料
  1. 透明塑膠圓形盒子 一個
  2. 長腳丁 一個
  3. 藍色-中間簍空貼紙 兩個
  4. 紅色-中間簍空貼紙 兩個
  5. 鋁磁鐵 四個
  • 製作方法
  1. 將長腳丁得雙腳打開
  2. 將製作好備用的彩色磁鐵放置於雙腳打開的長腳釘中間固定
  3. 將製作好的磁針放置於透明塑膠圓形盒子上方
  • 實驗操作
  1. 將指北針平放,置於手心中央,保持平衡
  2. 請學員們從座位上起立
  3. 讓學員們繞教室一圈,看看是否能夠保持平衡
  • 探究問題
  1. 指針的長度是否會影響實驗的準確度?
  2. 什麼形狀的指針最適合作為指北針?
  3. 在繞教室的時什麼情況最容易造成指針出現誤差?
  4. 怎麼做最容易讓指北針在移動時仍然準確?

活動:懸浮磁鐵

  • 場地:在室內進行課程,需準備桌椅
  • 材料準備
  1. 鋁磁鐵 兩個
  2. 藍色-中間簍空貼紙 兩個
  3. 紅色-中間簍空貼紙 兩個
  4. 紅色筆芯 0.5 mm 一個
  • 製作方法
  1. 將已經製作好備用的彩色磁鐵插入紅色筆芯中央
  2. 再將另外一顆彩色磁鐵插入紅色筆芯中央
  3. 磁鐵的排列方式必須是相斥
  4. 製作完成,此時磁鐵會懸浮在半空中
  • 實驗觀察
  1. 將製作好的懸浮磁鐵放入手中觀察
  2. 觀察磁鐵相斥時的現象
  3. 觀察磁鐵相吸時的現象

活動:磁浮賽馬

場地

  • 在室內進行課程,需準備桌椅

材料準備

  • 鋁磁鐵 四個
  • 藍色-中間簍空貼紙 四個
  • 紅色-中間簍空貼紙 四個
  • 塑膠圓形杯蓋 一個
  • 塑膠圓形杯子 一個
  • 泡綿膠 七個
  • 透明膠帶 一段

活動流程

  1. 將三個製做好彩色磁鐵備用的磁鐵用泡綿膠黏貼在杯蓋上方
  2. 在紅色磁鐵上黏貼一圈透明膠帶
  3. 將製作好彩色磁鐵放入紅色筆芯的中間
  4. 再把影印好的賽馬照片對折成兩半
  5. 再將製作好的照片插入紅色筆芯的中間
  6. 在杯子底部黏貼四個泡綿膠
  7. 在泡綿膠上黏貼十字形的膠帶
  8. 把紅色筆芯放入杯子中
  9. 將杯子蓋上杯蓋
  10. 製作完成,旋轉筆芯即可看到賽馬奔跑的模樣
    • 觀察賽馬奔跑的樣子
    • 觀察旋轉太慢是會怎麼樣
    • 觀察旋轉太快是會怎麼樣
    • 觀察被杯蓋上的磁鐵較分散時會發生什麼事
    • 觀察為什麼在第一次旋轉過後會轉個不停

參考影片

探究問題

如何在不使用手輔助的情況下使得磁鐵懸浮半空中?

Ans: 運用同極磁鐵互相排斥的斥力,去抵消重力,就可以讓磁鐵懸浮在空中。

就本活動提供的磁鐵而言,在竹籤(或筆芯)上的磁鐵距離杯蓋的最佳位置是?

Ans: 磁鐵最佳位置為杯蓋上方距離 1cm 處。(答案數字僅供參考)

底部泡棉存在的意義是什麼?泡棉上膠帶的功能是什麼呢?

Ans: 底部泡棉用作固定中心軸竹籤(或筆芯),泡棉上的膠帶可減少旋轉時的摩擦力。

塑膠杯蓋上其中一顆磁鐵轉換磁極方向,會發生什麼事?依序增加杯蓋上磁極改變的磁鐵,會有什麼效果?

Ans: 磁鐵方向不統一,均會造成磁鐵力其中一側不平衡。直到磁鐵方向統一改變至同方向。

電影或動畫是運用了什麼原理?

Ans: 視覺暫留