轉轉轉行不行
壹、活動目標 Goal
1. 讓學生了解落角動量守恆的現象。
2. 探索不同摩擦力條件下如何影響移動軌跡。
大概念 Big Idea
1. 角動量守恆
角動量等於參考點到觀察點的位移向量與動量的外積。合力矩等於零的時候角動量會守恆。
2. 摩擦力
摩擦力與正向力成正比,其比例常數為摩擦係數。震動的過程中產生的運動,摩擦力扮演著關鍵性的角色
核心問題(探究問題) Essential Question
蹦蹦車的腳與地面接觸的情形是能否影響運動軌跡?
蹦蹦車的軌跡跟馬達的旋轉有沒有關系?
若蹦蹦車彈跳的軌跡接近圓形時,角動量是否守恆?為什麼?
倘若將馬達上的橡皮擦移動位置,運動上會有什麼樣的變化?
教學對象
高中生1-2年級
教學時間
45分鐘 (1 節課)
作者(服務單位)
龔意耘 東華大學物理系博士生
邱岱瑤 東華大學物理系碩士生
蔡立正 蔡正立科學實驗室主持人
楊悠娟 國立東華大學自然資源與環境學系副教授
通訊作者e-mail
龔意耘
Yykung0419@gmail.com
貳、課程綱要對照 Course Outline
學習表現
tr-Ⅴc-1
能運用簡單的數理演算公式及單一的科學證據或理論,理解自然科學知識或理論及其因果關係,或提出他人論點的限制,進而提出不同的論點。
pe-Ⅴc-1
能辨明多個自變項或應變項並計劃適當次數的測試、合理地預測活動的可能結果和可能失敗的原因。藉由教師或教科書的指引或展現創意,能根據問題特性、學習資源(設備、時間、人力等)、期望之成果(包括信效度)、對社會環境的影響等因素,規劃最佳化的實作(或推理)探究活動或問題解決活動。
pa-Ⅴc-2
能運用科學原理、思考智能、數學、統計等方法,從探究所得的資訊或數據,形成解釋、理解、發現新知、獲知因果關係、理解科學相關的社會議題、解決問題或是發現新的問題。並能將自己的探究結果和同學的結果或其他相關的資訊比較對照,相互檢核,確認結果。
學習內容
PEb-Ⅴa-10
力質點的動量等於質點的質量乘以速度,其時間變化率等於質點所受作用力。衝量等於動量的變化。
PEb-Ⅴa-15
許多生活上和工程上的問題都可用牛頓三大運動定律來解釋或計算,例如:靜力、平衡、摩擦力、一維碰撞問題。
PEb-Ⅴc-5
摩擦力、正向力、彈力等常見的作用力。
核心素養
自S-U-A2
能從一系列的觀察、實驗中取得自然科學數據,並依據科學理論、數理演算公式等方法,進行比較與判斷科學資料於方法及程序上的合理性,進而以批判的論點來檢核資料的真實性與可信性,提出創新與前瞻的思維來解決問題。
自S-U-B2
能從日常經驗、科技運用、社會中的科學相關議題、學習活動、自然環境、書刊及網路媒體中,適度運用有助於探究、問題解決及預測的資訊,進而能察覺問題或反思媒體報導中與科學相關的內容,以培養求真求實的精神。
自S-U-C2
能從團體探究討論中,主動建立與同儕思考辯證、溝通協調與包容不同意見的能力,進而樂於分享探究結果或協助他人解決科學問題。
參、活動原理 Theory
角動量守恆
摩擦力
肆、活動材料 Material
[器材]
1. 馬達
2. 3號電池X2
3. 3號電池盒(一組)
4. 橡皮擦(或紙粘土)若干
5. 長12公分寬6公分板子
6. 鉛鐵線(或白鐵線)
7. 雙面泡膠
8. 膠帶(備用)
伍、活動步驟 Step
[活動準備]
材料到位,組裝。
錄影功能手機
[活動一]
控制碰碰車的腳的角度,看看能否改變軌跡
[活動二]
改變橡皮擦的位置,觀察震動情形
教案學習單
(待調整)
碰碰車的軌跡與摩擦力有沒有關係?
增加電流有沒有可能造成碰碰車的移動速度變快?
Ans:
有,不同角度會造成不同的軌跡
不一定,還要看當時環境的摩擦力
實作注意事項
實驗安全事項
注意樞紐間夾縫
教學心得
本來對角動量守恆陌生的孩子,透過這個活動更加清楚了。
參考資料
龍騰版高中物理教科書課本 www.learnmode.net/knowledge/version?p=28
闖關活動(十分鐘)
無
預算表
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)