文/徐曉盈 南華國中主任
《摘要》
南華國中的孩子們經由「清大動手做科學之旅」實際的操作、體驗和探究,了解物理力學之美,進而增強對科學實驗的興趣和探究能力。
南華國中的學生,在校訂課程的「海濱漫遊」、「南寮采風」和社會領域教師設計的社區踏查活動中,得以親身參觀社區,更加了解自己的家鄉,認識當地的文化特色、風土民情和歷史背景。新竹市做為「科技之城」,擁有如清華大學這樣優秀的學府,也是學生們很棒的在地學習資源,本校自然領域教師已連續三年與戴明鳳教授領導的清華大學跨領域科學教育中心和普物實驗室科普團隊合作,透過精緻設計的教具,鼓勵學生透過動手做的方式,了解科學原理、增加生活體驗,今年全校八年級與往年低溫液態氮課程不同,選擇清大全新開發課程,由此展開一系列物理力學奇幻旅程,讓學生體驗力學的美妙。
在物理學上,平衡是一種穩定的狀態,如力學平衡、熱力學平衡以及靜電平衡。力學平衡中,當合力為零、合力矩也為零且為靜止時,則稱靜力平衡。看似違反重力的懸浮裝置,整體結構在線繩張力的作用下,使不相連的結構維持了巧妙的平衡,這即是「張拉整體」,生活中的吊橋、斜張橋都是應用此原理。材料包經由學生巧手組裝,必須自行調整線繩長度與張力,才能達到巧妙的平衡不傾斜不倒塌,甚至上方平台還能夠支撐起高達1600克重的砝碼。操作過程中,成功撐起重物的歡呼聲,與裝置倒塌的嘆息聲,充滿了整個普物實驗室。
三角形車輪但是卻能讓車平穩前進,你見過嗎?「勒洛三角形」讓你大開眼界,擺脫傳統圓形車輪的刻板印象。學生們自行裁切勒洛三角形與圓形紙板組成車輪,上方放置平台變成一台小車,雖然輪胎形狀有兩種,但是推動時,上方的平台卻不會上下晃動,而是非常平穩的前進,這便是等寬曲線製成的「勒洛三角形」特色。貼心的清大科普團隊還為南華國中特別設計與眾不同的材料包,讓張拉整體上下方的平台,不是三角形也不是正方形,而是勒洛三角形,將張拉整體轉向,即變成輪胎可在桌上滾動,這些教具都可帶回家,讓學生慢慢再研究一番。
物理是自然科學中基礎的學科之一,它不僅是一門有趣的學科,而且生活處處可見,這便是它的魅力所在。透過「清大動手做科學之旅」實際的體驗和探究,學生不僅能拓展自己的學習視野,增加生活體驗,也能增強對科學實驗的興趣和探究能力。
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坐在張拉整體的椅子上 |
製作以勒洛三角形為平台之張拉整體 |
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調整張拉整體之線繩張力使之平衡 |
張拉整體上方放置黏土承重 |
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測試張拉整體耐重度 |
製作圓形及勒洛三角形輪胎並比較其差別 |
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以圓形及勒洛三角形為輪胎的車子上方平台平穩前進 |
八年級清大動手做科學之旅 |
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