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科學遊戲主題:龍滑富貴

2024/08/02 | 龍潭幼兒園
STEAM元素:科學-「摩擦力」
一.準備物品:龍寶寶模板、不同材質的吸管、不同材質的線、情境背板
二.遊戲裝置
這個科學遊戲裝置圖(如圖檔)是藉由雙手互相上下移動讓龍寶寶沿繩子往上爬,為什麼雙手互相拉繩子就可以讓龍寶寶沿著繩子往上爬呢?藉由分別造成左右邊繩子和吸管接觸時所產生的摩擦力,讓龍寶寶不會因為重力滑下來,而因為雙手互相上下移動,導致左右邊摩擦力的不同,讓龍寶寶可以藉由雙手互相上下移動,讓龍寶寶沿繩子往上爬。
三.認識摩擦力
既然知道是因為摩擦力了,首先當然需要知道摩擦力的圖形 (如圖檔),看了摩擦力的圖形後可以知道摩擦力有最大值,這最大值稱為最大靜摩擦力,當拉力超過最大靜摩擦力時摩擦力會直接往下降到動摩擦力,因為摩擦力急劇下降所以此時可能產生滑動(施力超過最大靜摩擦力時可能產生滑動)
四.理解為什麼龍寶寶不會因為重力往下掉
當我們在拉左邊繩子的時候將八字形左邊的吸管幾乎拉成鉛直方向,使右邊吸管和右邊繩子有所接觸(因為拉左邊繩子會使左邊繩子張力變大不容易彎曲,這樣左邊繩子和左邊就不會被強制碰在一起了,而物體也要有接觸才有摩擦力),導致右邊繩子和右邊吸管之間產生摩擦力,龍寶寶就不會因重力而往下掉,右邊吸管就會被線卡住而隨繩子往上移(如圖檔)。同理,拉右邊繩子的時候將八字形右邊的吸管幾乎拉成鉛直方向,使左邊吸管和左邊繩子有所接觸,導致左邊繩子和左邊吸管之間產生摩擦力,龍寶寶就不會因重力而往下掉,因此左邊吸管就會被線卡住而隨著繩子往上移。
五.探討吸管角度對龍寶寶爬樹的影響
知道操作原理後知道左拉繩子是為了讓右邊繩子和吸管產生摩擦力,所以這兩根吸管不能互相平行而是需要夾一定的角度,那這樣夾的角度是否和龍寶寶爬樹有著什麼樣的關係?
六.摩擦力應用
1. 走路滑倒?
不知道大家是否想過,我們在走路的時候腳明明是向後用力(施力向後),但是我們卻是向前運動,這就像是我們往前推一個東西,而該物品卻往後移動!!!人之所以能向前走動就是因為有摩擦力,人向地板施一個向後的力,而摩擦力給我們一個向前的力(見下補充:摩擦力的方向和我們所施的力方向相反),因為有摩擦力這一個向前的力我們才能往前走。所以當摩擦力降低的話我們就會覺得走路很難走。
例子1:在冰面上走路很容易滑倒,就是因為冰比較滑(意思就是摩擦力降低),我們就會覺得走路很難走,導致我們容易滑倒。
例子2:踩到香蕉皮滑倒,也是因為香蕉皮比較滑(意思就是摩擦力降低),我們就會覺得走路很難走,導致我們容易滑倒(2014搞笑諾貝爾物理獎—香蕉皮的摩擦係數: 香蕉皮白面中富含一種稱之為囊泡多糖凝膠的成份,當受到踩壓時會被擠成均勻軟膠,提供了良好的潤滑效果,所以香蕉皮很滑,踩到香蕉皮容易滑倒)
補充:當我們在推物品的時候,明明有用力推但都推不動,就是因為有摩擦力,你向前推物品,給物品一個向前的力,但物品卻不動,就是因為有一個反方向的力,這個反方向的力就叫摩擦力,所以「摩擦力的方向和我們所施的力方向相反」
 
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