教学单元(3)运动篇(含旋转)

1、教學單元（3）運動篇（含旋轉）3-1玉山無影手慣性定律 教學簡案教學對象：三至九年級材料：瓶子、白板筆、壓克力條【長4台尺（即壓克力板通用規格之短邊）、寬3公分、厚2公厘，廣告招牌店均售。】（本教具使用方式之原創者：東吳大學物理系教授陳秋民博士）操作過程：把上述壓克力條（其他規格效果相同，但長、寬、厚之比例須適當調配，使壓克力圈呈圓形。），捲成圓圈，以電線用膠布固定妥善，上置白板筆，下置空瓶。迅速抽掉壓克力圈，白板筆會筆直進入瓶子裡。（註：可利用其他圓形物代替壓克力圈）原理講解：慣性定律、能量轉換（請教師依授課年級不同，分別加以轉化與講解）本簡案下附原理說明，以供參考。實作或遊戲方式：遊戲方式

2、可採用團體或個人競賽方式，以增加趣味性。競賽的向度可包括：（1）白板筆進入瓶子裡的次數（2）瓶口的大小（3）壓克力圈的大小。教學評量：請參閱兩段式及題組評量，自行設計評量題目。原理說明（師生參考資料）一、關於慣性定律科學天才牛頓，在1687年，即提出慣性定律（又稱牛頓第一運動定律），定律指出：物體若不受外力作用（或合力為零），則靜者恆靜，動者恆動。易言之，如果沒有受到外力的作用，靜止的物體，就永遠靜止；運動中的物體，就繼續運動。這種不受力就不改變運動狀態的性質，稱為慣性。簡單的說，就是：除非有外在的力量加入，要不然保持靜止的物體，會永遠保持靜止；運動的物體，也會以相同速度，一直不停地運動下去。

3、例如我們搭乘公車時，車子突然煞車，我們的身體會向前傾；車子突然開動，我們身體則會向後仰。又如我們跑步時，腳碰到障礙物，身體會向前傾，甚至失去平衡而跌倒，這些都是慣性定律產生的自然現象。二、關於能量轉換本單元的遊戲，還涉及化學能、動能、位能的轉換。不同形式的能量，包括：聲、光、電、熱、動能、位能、化學能（位能的一種，因為化學能來自原子位置的不同）及核能，彼此之間均可以互相轉換。能量既不會無中生有，也不會消失。無論能量之間如何轉換，其總值維持不變，這種關係稱為能量守恆定律。能量的轉換之間，其總值雖維持不變，但能用於作功的，往往無法達到100；而會產生一些不能用於作功的能量，在熱力學稱之為熵（音一或

4、）。例如：馬達把電能轉變為動能，替人類作功；但同時也會產生一些熱能， 這些熱能無目的散佈於空間，並無法作功。三、關於慣性定律的其它遊戲（1）紙絲與鉛筆，誰堅固？把A4影印紙切成寬約0.1至0.5公分的細紙絲，長度不拘。 鉛筆放在兩條細紙絲上，用鐵棒快速打擊鉛筆，則鉛筆會斷裂，細紙絲完整如初。 （如下附照片）根據牛頓慣性定律（即第一運動定律），指出：如無外力介入，則物體靜者恆靜，動者恆動；當鐵棒快速打擊鉛筆時，鉛筆是在靜止的狀態，來不及移動（鉛筆靜止的慣性），所以就被擊斷了；打擊的力量並沒有（或很少）傳到細紙絲，所以細紙絲完整如初。 （2）抽桌巾的遊戲：在桌面鋪上桌巾，桌巾上放個裝水玻璃杯，迅速

5、抽走桌巾，玻璃杯會原地不動。 圖片來源：J.C.Sporrt（2006）。Physics demonstrations。The University of Wisconsin Press：Madison Wisconsin。兩段式及題組評量 舉例3-1玉山無影手（國中組評量題目）一、前測1、您認為抽掉壓克力圈，白板筆能掉入牛奶瓶嗎？（1）能 不能 不一定（2）請說明您做這種預測的原因：二、後測1、從白板筆可以掉入牛奶瓶的過程中，您觀察到哪些現象？答：（請條列作答） 2、從白板筆不能掉入牛奶瓶的過程中，您又觀察到哪些現象？答：（請條列作答）3、影響白板筆能否進入牛奶瓶的可能因素有哪些？並請說明其影響程度（如能敘明理由最佳）。 答：（請條列作答）4、白板筆進入牛奶瓶的現象，符合哪些科學原理？（可多選）（1）慣性 萬有引力 重力加速度 低摩擦力