跳跳板大進擊
壹、活動目標 Goal
跳跳板要跳得遠,和材質、重量、形狀、橡皮筋多寡、橡皮筋拉伸長度、彈跳架角度有關。透過實作與比賽的過程,學習者能主動察覺相關變因,經由探討與修改的歷程,了解實驗的相關科學原理。
大概念 Big Idea
無
核心問題(探究問題) Essential Question
無
教學對象
國小生3~6年級
教學時間
30~40分鐘
作者(服務單位)
林靜雯、盧俊良(科教所)
通訊作者e-mail
firemanlu@ilc.edu.tw
貳、課程綱要對照 Course Outline
2-2-5-1 利用折射、色散,電池、電線、燈泡、小馬達,空氣或水的流動等來設計各種玩具。在想辦法改良玩具時,研討變化的原因,獲得對物質性質的瞭解,再藉此瞭解來著手改進。
2-3-1-1 提出問題、研商處理問題的策略、學習操控變因、觀察事象的變化並推測可能的因果關係。學習資料整理、設計表格、圖表來表示資料。學習由變量與應變量之間相應的情形,提出假設或做出合理的解釋。
2-3-5-3 瞭解力的大小可由形變或運動狀態改變的程度來度量。
2152a.知道物體受力的大小可由形變的程度得知(例如彈簧拉長、球被壓扁)。
參、活動原理 Theory
1.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。當向下壓跳跳板於彈跳架,則彈跳架會給跳跳板向上的反作用力,使跳跳板往前跳 (遠哲科學教育金會科學趣味競賽) 。
2.彈力(elastic force):是指發生彈性形變的物體由於要恢復原狀,對他接觸的物體產生的力。但如果形變過大,即超過了彈性限度則不再產生彈力。彈力產生時,發生彈性形變的物體為施力物體,和它接觸的物體為受力物體。平時所指的彈力一般是壓力、支持力和拉力 (維基百科) 。
3.能量守恆定律:在質量一定的情況下,能量既不會無中生有,也不會消失,只是由一種形式的能量轉換成另一種或多種形式的能量,但能量的總值維持不變,這種關係稱為能量守恆定律 (引自教育部數位教學資源入口網) 。
4.作用力與反作用力:牛頓第三定律(Newton's third law)表明,當兩個物體互相作用時,彼此施加於對方的力,其大小相等、方向相反。力必會成雙結對地出現:其中一道力稱為「作用力」;而另一道力則稱為「反作用力」,又稱「抗力」;兩道力的大小相等、方向相反。它們之間的分辨,是純然任意的;任何一道力都可以被認為是作用力,而其對應的力自然地成為伴隨的反作用力。這成對的作用力與反作用力稱為「配對力」 (引自維基百科) 。
肆、活動材料 Material
實驗器材
塑膠瓦楞板、膠帶、橡皮筋、(直尺 切割板、油性筆、剪刀、打孔機)
實驗藥品
無
伍、活動步驟 Step
[第一部分]
1.以投影片介紹跳跳板的結構和組成
2.以概念圖解說跳跳板的性質,歸納影響跳跳板跳遠的原因
[第二部分]
1. 展示事先做好的跳跳板,示範組裝方法
將塑膠瓦楞板裁成長條狀,注意塑膠瓦楞板的條紋方向要和橡皮筋方向平行。
在中線切割出一條線,不要割斷。
保持能彎折,但不斷裂狀態。
可貼上膠帶補強。
在兩端用美工刀割出1cm長的縫。
套上橡皮筋。
兩端套上橡皮筋。
組合完畢。
操作時,將跳跳板平鋪壓緊中線,放手後跳跳板向內縮,跳起。
2.引導完成跳跳板
3.說明操作方法,並實際操作
4.引導學生提出改進的方法
[第三部分]
1.創意延伸—嚇一跳跳跳板、跳跳板彈射器
2.學習單填寫
教案學習單
(待調整)
1.跳跳板上的橡皮筋愈多,跳得愈遠嗎?除了橡皮筋,還要考慮什麼呢?
2.塑膠瓦楞板的長短、重量、形狀會影響跳跳板跳的距離嗎?
3.瓦楞板方向的選擇,為什麼要順著條紋方向呢?生活中有那些類似的例子。
實作注意事項
實驗安全事項
1.DIY 過程中會使用剪刀來剪裁零件,需要提醒剪刀的安全用法。
2.塑膠瓦楞板有尖角,應請小朋友導角。
3.試射過程中應確實要求學生控制發射方向,並且在發射過程中不要讓小朋友進入該區域。
教學心得
小朋友對能飛能動的科學玩具特別感興趣,跳跳板的材料和製作方法簡單,只要經過講解都可以獨力完成。另外,跳跳板本體的改變可作為學習者實作後觀察與討論的延伸,充滿了挑戰與樂趣。
可以依小朋友的年齡與教學單元調整科學原理的解說重點,如國小學生可以著重在作用力與反作用力;國中學生則著重在彈力位能與動能的能量轉換。
這個實驗可以讓學生有多一點的創意時間,相信大家會想出更多的點子。
參考資料
能的形式與能的轉換(無日期)。教育部數位教學資源入口網。2014年3月20日,取自
http://content.edu.tw/junior/phy_chem/ty_lk/std/content/enage/cph17/c phh2.htm
反作用力。(無日期)。維基百科。2014年3月20日,取自
http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%8F%8D%E4%BD%9C%E7%94%A8%E5%8A%9B
遠哲科學教育基金會(2014)。遠哲科學趣味競賽說明書—跳跳板。台北市:蕭志堅。
彈力(無日期)。維基百科。2014年3月20日,取自
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備:
一、闖關地點預先放置長桌子。
二、跳跳板準備材料:塑膠瓦楞板、橡皮筋
三、製作跳跳板工具:剪刀、膠帶台
四、預先製作一組成功版和一組失敗版跳跳板。
五、用紅色電器膠帶黏貼起始線,標註通過與不通過界線。
六、闖關卡
七、集點小貼紙
八、跳跳板原理說明板
(一)及說明跳跳板製作步驟及注意事項說明板
(二) 九、獎品包
★學生準備:
一、預先分組。每組五至六人
貳、闖關活動之前
一、闖關負責關主及學生就位。約需兩人,關主負責解說指導,副關主負責指導與通過與不通過判定。
二、預先集合參加同學,以小組隊伍排列。
三、說明關卡配置與發下小組闖關卡。
四、 安全宣導,請小朋友注意安全,不可以在場地內奔跑。
五、 請學生注意禮貌,進入關關卡和離開關卡都要跟關主問好。也可以請小組編隊歌或隊呼,進關卡時表演給關主看,關主可視團隊精神、製作完成度等,加發集點小貼紙。
参、進入關卡
一、關主請小組列隊,跟關主敬禮,表演隊呼、隊歌等,最後大聲說「關主好」。
二、關主回:「各位小朋友好!」。
三、關主介紹關名。
四、關主利用說明板(一)說明跳跳板原理。
五、關主利用說明板(二)說明跳跳板製作步驟及注意事項。
六、學生實作。關主要掌握時間和隨時給予指導、提醒。
七、完成作品的學生可以測試先彈跳距離,視通過人數給予集點小貼紙。
八、若尚有時間,可請未通過學生參考組員或請組員幫忙,改進錯誤後,再試一下。
九、請未通過組員及通過組員說明製作跳跳板的訣竅或有什麼新發現。
十、關主講評「各位小朋友在跳跳板這關表現的很好,小組也很團結,還有很多的新點子,關主很喜歡,恭喜你們過關。這是集點小貼紙,下一關也要加油喔!請往下一關前進。」十一、關主在闖關卡上簽名或蓋通過章。
十二、小組列隊跟關主敬禮後說「謝謝關主」。
十三、小組離開前往下一關。
伍、闖關活動結束一、收回闖關集點卡。
二、統計分數。每一個過關章計五分,每一張集點卡計一分,統計總分後宣布獎項。每組都應該獲得糖果、餅乾獎品包,但分為三級,第一級為奮發向上獎、第二級為勇往直前獎、第三級為龍騰虎躍獎。
三、以學習單作為當日功課。
四、自然課教師可以利用時間請小朋友說明參加闖關的心得感想與各關卡的相關科學原理。
五、發展類似相關科學遊戲與科學闖關活動。
預算表
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)
無