[國中組] 直尺的韌性
壹、活動目標 Goal
一般而言，我們把一把尺放在桌子邊緣，露出一部份在桌緣外。將一質量大於A4紙與直尺的小球由高處落於尺上，我們可以看到小球可以輕鬆地將尺擊飛。但若將桌上的尺上覆蓋一張Ａ４紙，你會看到什麼不一樣的現象呢?。我們要探討的問題是;小球為什麼能將直尺擊飛？將尺蓋上A4紙後為什麼小球就不容易將直尺擊飛了呢?
https://www.youtube.com/watch?v=VI8C52ueO6c
大概念 Big Idea
衝量
力矩
大氣壓力
核心問題(探究問題) Essential Question
衝量越大，是否越容易將直尺擊飛？
問題敘述：
(1)將A4紙摺至表面積小於直尺並放在直尺上，看看小球是否容易擊飛直尺?
(2)將A4紙攤開，均勻覆蓋在直尺上，看看小球是否容易擊飛直尺?
(3)改變A4覆蓋面積，在上述的條件下，看看小球是否容易擊飛直尺?
教學對象
國中生 3年級
教學時間
50分鐘 （約 1 節課）
作者(服務單位)
簡汎佐博士
(花蓮龔意耘老師
(花蓮縣私立四維高級中學)
通訊作者e-mail
yykung0419@gmail.com
貳、課程綱要對照 Course Outline
※以十二年國教素養導向綱要呈現
【自然科-學習內容】
Eb-Ⅳ-2
力矩會改變物體的轉動，槓桿是力矩的作用。
Eb-Ⅳ-11
物體做加速度運動時，必受力。以相同的力量作用相同的時間，則質量愈小的物體其受力後造成的速度改變愈大。
Ec-Ⅳ-1
大氣壓力是因為大氣層中空氣的重量所造成。
【自然科-學習表現】
ti-IV-1
能依據已知的自然科學知識概念，經由自我或團體探索與討論的過程，想像當使用的觀察方法或實驗方法改變時，其結果可能產生的差異；並能嘗試在指導下以創新思考和方法得到新的模型、成品或結果。
tc-IV-1
能依據已知的自然科學知識與概念，對自己蒐集與分類的科學數據，抱持合理的懷疑態度，並對他人的資訊或報告，提出自己的看法或解釋。
參、活動原理 Theory
牛頓第二運動定律：受力等於單位時間內動量的變化。
大氣壓力造成的力等於大氣壓力乘以受力面積。
小球被擊飛的條件是[直尺前半段重力力矩加上衝量造成的力矩]大於[直尺後半段力矩加上大氣壓力造成的力矩]。
肆、活動材料 Material
器材
手機、筆記型電腦，直尺，A4紙。
伍、活動步驟 Step
第一部分 使用Algodoo物理動態模擬系統解釋巴西豆現象
將小球由高處落下，擊中直尺，以手機拍攝影像後，使用tracker工具分析碰撞前後瞬間速度，以估計其衝量。將小球高度改變，看看造成的衝量是否有所改變？
第二部分
將A4紙摺好放在直尺上，重複第一部份的動作，看看直尺加上A4紙的重量後，小球是否還能輕易地擊飛直尺?
第三部分 實驗與探究
將A4紙攤開放在直尺上，改變A4紙覆蓋面積以及小球落下高度，觀察直尺被擊飛的情形。
教案學習單
（待調整）
小球高度越高，接觸直尺前瞬間是否速度越快？
當直尺放上一個跟A4紙一樣重但是面積遠小於直尺的物體，小球是否能容易擊飛直尺？
A4紙覆蓋面積越大，小球是否越不容易擊飛直尺？
參考答案
是。
是。
是。
實作注意事項
實驗安全事項
注意，實驗空間最好稍微大一點，確保直尺以及小球彈飛之時會打到同學。
教學心得
低年級的同學實作可以先不涉及落下末速與動量變化的量測，專注於改變覆蓋面積與小球落下高度。
參考資料
龍騰版選修高中物理ＩＩ
https://www.youtube.com/watch?v=VI8C52ueO6c
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備：
堅固的桌子，A4紙若干,彈珠若干,直尺一把
★學生準備：
無
貳、闖關之前
無
参、進入關卡
讓同學選擇不同面積的A4紙,蓋在直尺上。
讓同學猜測小球由多高的高度落下恰能將直尺擊飛。
肆、闖關結束
由觀主引導同學記錄下面積與落下高度的趨勢。
預算表
每人次／每組的材料及預算（*以一組為單位）