逆道而上-滚球的大学问

1、逆道而上-滾球的大學問摘要我們設計了用各式(平面、斜面、圓柱)仰角為5度、長40公分)的軌道組，依實驗設計依序把各樣的球(空心球、實心球、不規則圓球、大球、小球)置於起點進行測試，由同一操作者操作，運用重力和擠壓的推力使球逆道而上，紀錄各項狀況球滾動的落點、最高爬坡和操作者拉動軌道的幅度，以觀察球行進的距離何者最遠、最穩定，以及操作者如何最省力。研究動機 搜尋科學展覽的題材時，我們發現了有關於將桌球由低處向上推進的科學遊戲活動，大家都覺得很有趣，同學們也在逛夜市時玩過相關的遊戲關卡，我們很好奇球的材質和重量是否會影響滾球向上的距離和困難度，所以決定進行這樣的探索實驗，而且這個活動跟五上自然與生

2、活科技第四單元力與運動有關，於是我們把這個實驗當成我們科學展覽的題目。研究目的一、探討球的質材如何影響球滾動的落點和手拉開軌道的幅度。二、探討球(扭蛋)的重量和重量分布如何影響球滾動的落點和手拉開軌道的幅度。三、探討軌道的質材如何影響球滾動的落點和手拉開軌道的幅度。四、探討不同的球數如何影響球滾動的落點和手拉開軌道的幅度。五、探討球會循軌道逆道而上的原理為何。六、如何在生活中應用球逆道而上的原理。研究設備及器材軟球直徑重量鋼珠直徑重量彈珠直徑重量8.3431.391.55桌球直徑重量彈力球直徑重量塑膠球直徑重量434.7656.710網球直徑重量扭蛋(空的)直徑重量扭蛋+20g法碼不固定直徑重

3、量6.5535.2105.230扭蛋+20g法碼固定中間直徑重量扭蛋+20g法碼固定兩端直徑重量扭蛋+20g法碼固定四端直徑重量5.2305.2305.230備註：扭蛋重量實驗中，忽略固定法碼的膠帶或泡棉重量。實驗設計圖說明：用兩根扯鈴棍(長40公分)作為軌道，起點和終點各固定在0.5公分和5公分的軟墊和盒子上，使軌道仰角為5度，依實驗設計依序把各樣的球置於起點進行實驗，由同一實驗者在終點操作扯鈴棍，測試各種球的落點和最高爬坡。研究過程或方法不同質材的球如何影響球的落點依序將鋼珠、彈珠、桌球、彈力球、塑膠球、網球、軟球、扭蛋置於起點進行實驗，分別紀錄各種球的落點和所需拉開的幅度，並觀察其穩定度

4、與特殊狀況。不同質材的球如何影響球的最遠爬坡同實驗一依序將各項實驗的球置於起點進行實驗，分別紀錄各種球的最遠爬坡和所需拉開的幅度，並觀察其穩定度與特殊狀況。球的重量和重量分配如何影響球的落點依序將各種重量的扭蛋有20g、40g、60g的不同重量分配型式置於起點進行實驗，分別紀錄各種重量分配之扭蛋的落點和所需拉開的幅度，並觀察其穩定度與特殊狀況。球的重量和重量分配如何影響球的最遠爬坡同實驗三依序將各種重量分配的扭蛋置於起點進行實驗，分別紀錄各種重量分配扭蛋的最遠爬坡和所需拉開的幅度，並觀察其穩定度與特殊狀況。橋的質材(形狀)如何影響球的落點同實驗一，但將橋的質材依序更換為平面-鐵尺、斜面-木棍、

5、圓棍-木棒，分別紀錄測試球的落點和所需拉開的幅度，並觀察其穩定度與特殊狀況。橋的質材(形狀)如何影響球的最遠爬坡同實驗五，紀錄所試球的最遠爬坡和所需拉開的幅度，並觀察其穩定度與特殊狀況。球的數量如何影響球的落點 同實驗一做桌球的測試，但將球數替換為一次放一顆球、兩顆和三顆球，測試每顆球的落點和所需拉開的幅度，並觀察其穩定度與特殊狀況。球的數量如何影響球的最遠爬坡 同實驗七做不同桌球數的測試，紀錄每次測試最遠爬坡的距離所需拉開的幅度，並觀察其穩定度與特殊狀況。測量滾球軌道為仰角5度塑膠球實驗照片軟球實驗照片彈力球實驗照片網球實驗照片彈珠實驗照片鋼珠實驗照片扭蛋(固定中間)實驗照片扭蛋(不固定)實

6、驗照片研究結果不同質材的球如何影響球的落點第一次落點和拉開幅度測試空心球實心球不規則空心軟球塑膠球桌球彈力球彈珠網球鋼珠扭蛋直徑8.3cm6.7 cm4 cm4.7 cm1.5 cm6.5 cm1.3cm5.2 cm重量43g10 g 3 g65 g5 g53 g9 g10 g項目落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度一1240938721634322632131631二9406313298314236.5351306.524三94111346211034226736129834四13348.53361993932610321.529636五122910320.529

7、10342257.531232336六10.5439.534437934426831331531七9.83911376321129627636132434八10371235529733324935432438九83915364351132824837627436十9381040833633431739328544平均10.23810.2354.9528.58.733.33.925.47.534.42.3530.15.1534.4比較桌球桌球桌球桌球=桌球=桌球桌球桌球桌球桌球桌球桌球桌球桌球不同質材的球如何影響球的最遠爬坡最遠距離和拉開幅度測試空心球實心球不規則空心軟球塑膠球桌球彈力球彈珠網球

8、鋼珠扭蛋直徑8.3 cm6.7 cm4 cm4.7 cm1.5 cm6.5 cm1.3 cm5.2 cm重量43 g10 g3 g65 g5 g53 g9 g10 g項目落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度一OT10OT931.571314.396.825.511.546.5OT8.5二OT1131.514246.515.514.5186.828102.5518.510.5三OT11OT1129522.591932611.3317.318.510.5四OT13OT10.5OT616.512.7224OT8.51.519OT7.5五OT10.7231427.9629.

9、58.315.562412.51.520.5OT7六OT13OT10OT5.51711185.5OT6.51.82.71015七OT11OT9.832718131072412.322.5277八OT9OT11.5OT61313.5126291042.310.516九OT10.4OT10.5OT517.512.71062013.5371713十OT10.8OT7295.9171117.51128.510.5163114平均4010.9937.5510.7337.245.9917.951215.162.12.8510.662.438.8825.2510.9比較桌球桌球桌球桌球=桌球=桌球桌球桌球桌

10、球桌球桌球備註：OT表示球滾到終點被終點座檔下而停止，以軌道長40cm計算。 OT表示球滾到終點後還跳於終點座滾動，以軌道長加終點座盒長共53cm計算。球的重量和重量分配如何影響球的落點 (一)球內容物的重量：20g 固定方式不固定固定中間固定兩端固定四端項目落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度測試一6381029345638測試二6398393.740637測試三53710383.5426.543測試四642439443930測試五5434432.540645測試六735543342536測試七540447342435測試八5394.5483.5424.536測試九5406464.540638測

11、試十644749437830平均5.639.76.2542.13.4741.36.136.8備註so*0so*0so*0so*0 So表示球滾動時彈出軌道於界外，不列入平均中，但評估其穩定性。(二)球內容物的重量：40g 固定方式不固定固定中間固定兩端固定四端項目落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度測試一540450436838測試二545448544832測試三442552548839測試四5424525436.838測試五542449543834測試六541724546839測試七536447537833測試八5435524.539832測試九6413504.641931測試十6383.553

12、4.5389.933平均5.1414.3547.74.7641.58.1734.9備註so*0so*0so*0so*1 So表示球滾動時彈出軌道於界外，不列入平均中，但評估其穩定性。 (三)球內容物的重量： 60g固定方式不固定固定中間固定兩端固定四端項目落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度測試一6365431138736測試二538650440736測試三442846733834測試四438746733836測試五539848737832測試六4388487401240測試七6388436517.538測試八442832638840測試九5398385301036測試十6388.84444063

13、6平均4.938.87.4843.89388.1536.4備註so*0so*0so*0so*0 So表示球滾動時彈出軌道於界外，不列入平均中，但評估其穩定性。球的重量和重量分配如何影響球的最遠爬坡(一)球內容物的重量：20g 固定方式不固定固定中間固定兩端固定四端項目落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度測試一7147145311614測試二619.514111419179測試三73019135171718測試四720.7131710191417測試五718.52111111714155測試六529.513.5162781714測試七101516.214121619.511測試八1315.51714

14、17131117測試九820.521.51115142012測試十42262112161316平均7.420.5214.8214.212.81715.8528.3備註so*2so*2so*1so*6 So表示球滾動時彈出軌道於界外，不列入平均中，但評估其穩定性。 (二)球內容物的重量：40g 固定方式不固定固定中間固定兩端固定四端項目落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度測試一429.56189171415測試二82110145331713測試三1713151712171514測試四812.5111918141111測試五1911131713172111測試六141471514151515測試七23

15、.510.56361316917測試八10.512.4122922.511.511.515測試九14.3185311114.514.515測試十1314.56.83013.59915平均13.1315.649.1822.613.116.413.714.1備註so*1so*1so*1so*1So表示球滾動時彈出軌道於界外，不列入平均中，但評估其穩定性。 (三)球內容物的重量： 60g固定方式不固定固定中間固定兩端固定四端項目落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度測試一14.516.78.81911131118測試二19129.82919121712測試三1414.512.8191017818測試四16

16、148.92422102611測試五15158.82311171216測試六1215.68.82812171615測試七1812.514.5261216289測試八1713.493512161118測試九1612.8823313151217測試十14.515.783020111119平均15.614.229.7446.614.214.415.215.3備註so*0so*1so*2so*1 So表示球滾動時彈出軌道於界外，不列入平均中，但評估其穩定性。橋的質材(形狀)如何影響球的落點鐵尺-平面木棍-斜平木棒-圓柱橋的材質測試(鐵尺-平面)第一次落點和拉開幅度空心球實心球軟球塑膠球桌球彈珠直徑8.

17、3 cm6.7 cm4 cm1.5cm重量43g10g3g5g項目落點幅度落點幅度落點幅度落點幅度測試1032.91233.42242216.1測試二932.1736.31526218.6測試三930.21231618.3115測試四738.21134.6923130.1測試五13261032.7539.5222.9測試六1032.911337.535.2118.3測試七1332.41030532.9117.2測試八1328.31031.6822.2120.4測試九1231.11032.3527.7217.8平均10.631.510.332.79.129.61.419.6比較桌球桌球桌球桌球=

18、桌球=桌球桌球桌球橋的材質測試(木棍-斜平面)第一次落點和拉開幅度橋的材質測試(木棒-圓柱)第一次落點和拉開幅度橋的質材(形狀)如何影響球的最遠爬坡(一)橋的材質測試(鐵尺-平面)最遠距離的測試空心球實心球軟球塑膠球桌球彈珠直徑8.3 cm6.7 cm4 cm1.5cm重量43g10g3g5g項目距離幅度距離幅度距離幅度距離幅度測試16242910721.4216測試二1723.41816924315測試三1622.71525.7621.7117測試四2323OT9.61020.2416測試五1922.1OT9621.9121測試六17202413.3620120.8測試七1424.2OT6.

19、7721.4119.5測試八1819.4OT4.9623.3117測試九1617.5OT8.3822.2121.2平均17.321.89.911.57.221.81.718.2比較桌球=桌球桌球=桌球=桌球桌球(二)橋的材質測試(木棍-斜平面)最遠距離的測試空心球實心球軟球塑膠球桌球彈珠直徑8.3 cm6.7 cm4 cm1.5cm重量43g10g3g5g項目距離幅度距離幅度距離幅度距離幅度測試1113OT15.9131233測試二1416.62913.6811.522測試三OT8.4OT11.41210.822測試四1310.2OT8.8OT7.344測試五1012.1OT9.6289.411測試六2319.4OT9.