大綱

對象： 國小學生 。

主題： 製作簡易投石器並進行投擲挑戰，觀察並討論槓桿原理與橡皮筋圈數如何影響射程 。

教學內容與步驟

🏗 投石器製作

使用材料： 竹筷、橡皮筋（一般/粗）、塑膠湯匙、膠帶、剪刀、彈丸 。

1. 製作底盤

2. 綁上支架

3. 製作投擲臂並綁上塑膠湯匙

4. 安裝橡皮筋

   • 將投擲臂綁在底部一角 。

   • 套上橡皮筋作為動力來源 。

5. 初步試射

   • 放上彈丸，調整角度並試射 2 發 。

🎯 修正與正式挑戰

【自我修正】

• 評估試射狀況，利用材料自行調整 。

• 可調整方向： 投擲臂長度、彈丸重量、施力位置 。

【正式投射賽】

• 於發射區站定，每人連續投射 5 發 。

• 目標為射進「目標城池」或箭靶同心圓內 。

🔥 技巧提示

• 結構穩固： 確保底座與支架綁紮牢固，避免發射時解體 。

• 變因控制： 思考橡皮筋的圈數或粗細對投擲高度與距離的影響 。

• 彈丸選擇： 挑戰者可自行挑選適當物品取代石頭作為投擲物 。

📚 補充原理解說

槓桿原理

• 支點： 投擲臂與支架固定的旋轉軸心 。

• 施力點： 橡皮筋拉動或手操作的位置 。

• 抗力點： 放置彈丸（湯匙處）的位置 。

彈力與動能轉換

• 橡皮筋旋繞圈數越多，儲存的彈力位能越大，進而影響射程 。

📚 可能失敗原因

• 結構不正： 若支架或投擲臂歪斜，會導致彈丸偏離目標 。

• 彈丸過重： 投擲物超過橡皮筋負荷，會導致射程過短 。

• 橡皮筋斷裂： 旋繞圈數過多或使用過久疲乏 。

大綱

對象： 能操作基礎電路材料並理解基礎物理（電阻、電流）概念的國中學生（7-9 年級） 。

主題： 製作石墨紙感溫電路，觀察電流通過不同電阻時產生的熱效應，並探討串聯與並聯電路中發熱快慢的關係 。

教學內容與步驟

⚡ 實驗裝置製作

使用材料： 0.4mm 石墨紙、35°C 感溫變色油墨（藍→橙）、筆刷、電阻（1Ω、1.5Ω、2.4Ω、3Ω）、1號電池、電池座、鱷魚夾導線 。

1. 塗布感溫油墨

   • 在石墨紙上用筆刷均勻刷上感溫變色油墨 。

   • 兩端各留 1.5cm 鍍銅或塗銀膠作為電極接點（確保接觸電阻最低） 。

2. 切割測試元件

   • 串聯用： 將石墨紙裁剪成具有三種不同粗細（截面積）的連續條狀 。

   • 並聯用： 將石墨紙裁剪成具有不同長短的條狀 。

3. 組裝電源

   • 將 4 顆 1 號電池放入電池座並串聯，形成 6V 的電源供應 。

🎯 實驗挑戰與觀察

【挑戰一：串聯電路】

• 將不同電阻（2.4Ω、1.5Ω、1Ω）串聯後接上電源 。

• 觀察重點： 哪一個電阻的油墨最快由藍變橙？

• 進階挑戰： 觀察不同截面積的石墨條，預測哪一段最先變色 。

【挑戰二：並聯電路】

• 將不同電阻（3.0Ω、1Ω）並聯後接上電源 。

• 觀察重點： 比較不同電阻值或不同長短的石墨線段，哪一段變色最快？

🔥 操作技巧提示

• 通電時間控制： 觀察到變色就立刻鬆開導線，時間控制在 2-3 秒內，避免過熱 。

• 桌面保護： 桌面務必墊上切割墊，防止高溫損壞桌面 。

• 待機冷卻： 必須確認石墨紙已降溫，才能進行下一組實驗 。

• 電量確認： 準備充足的電池，確保實驗時電流供應穩定 。

📚 補充原理解說

電流熱效應（焦耳定律）

• 當電流通過具電阻的導體時，電能會轉換為熱能，導致溫度升高使油墨變色 。

• 串聯電路： 電流相同，電阻較大者發熱較快（$P = I^2R$） 。

• 並聯電路： 電壓相同，電阻較小（導線較短或較粗）者電流較大，發熱較快（$P = V^2/R$） 。

📚 可能失敗原因

• 油墨塗布不均： 導致受熱變色不顯著或局部過熱 。

• 接點電阻過大： 若石墨紙兩端未處理好，接點處會分掉過多能量 。

• 電池電量不足： 電流不夠大，產生的熱能不足以達到 35°C 的變色門檻 。

• 短路時間過長： 若未即時鬆開導線，可能燒毀石墨紙或燙傷 。

這份關於「迴力鏢」的高中與國中組教案，我已依照您之前的模板風格整理如下：

大綱

對象： 高中生及國中生（建議 7-9 年級） 。

主題： 歸心似箭——製作並操作紙製迴力鏢，透過翼片形狀與組裝角度，實踐空氣動力學中的升力與進動現象 。

教學內容與步驟

✂️ 精密製作

使用材料： 1000磅厚紙板（或粉彩紙）、釘書機、透明膠帶、鉛筆、尺、量角器、剪刀 。

1. 裁剪翼片

   • 將紙板剪成相同長寬的長條（寬約 2.5-3 cm，長約 15-20 cm） 。

   • 三翼款： 準備 3 條 。

   • 四翼款： 準備 4 條 。

2. 角度組裝（組合中心）

   • 三翼款： 將三片翼片夾角設為 120度，中心點重疊後固定 。

   • 四翼款： 將翼片以 90度 互相垂直重疊，形成十字型 。

3. 調整翼型（產生升力）

   • 製作弧面： 沿著每片翼片的一側長邊，折出約 5-10 度的微小斜角 。

   • 扭轉角： 將翼片末端稍微向上扭轉，以產生伯努利定律所需的壓強差 。

🎯 投射挑戰

【飛行動作】

• 拿法： 用食指和拇指捏住其中一片翼片的末端 。

• 投擲： 必須與地面「垂直」拿持，向前方稍微傾斜約 20 度丟出，並運用手腕轉勁使其快速自旋 。

【挑戰等級】

• 回歸成功： 迴力鏢需在空中盤旋並落回投擲者方圓 3 公尺內 。

• 精準投擲： 需繞過或穿過目標呼拉圈後回到身邊 。
  
  

🔥 技巧提示

• 區分左右手： 組裝時需注意翼片的疊放差異，以區分右手鏢與左手鏢 。

• 微調迎風角： 觀察飛行軌跡後，調整翼端迎風角以優化回傳效果 。

• 出手角度： 記得是垂直投擲而非水平丟出，這是回傳的關鍵 。

📚 補充原理解說

空氣動力學

• 伯努利定律（升力）： 透過翼片的弧面設計，使空氣流速不同產生壓力差，進而產生向上的升力 。

• 進動現象（Precession）： 旋轉中的迴力鏢受力不均時，會產生轉向力矩，使其畫出弧線飛回原位 。

📚 可能失敗原因

• 平面無弧度： 單純的平面紙條因缺乏升力，很難飛回起點 。

• 角度不對稱： 組裝時夾角若非 120 度或 90 度，會導致旋轉重心不穩 。

• 投擲姿勢錯誤： 若像丟飛盤一樣水平投擲，迴力鏢將無法產生正確的飛行軌跡 。

• 結構鬆散： 中心固定不牢，飛行時翼片位移會影響平衡 。