探究為什麼-透過風扇與滑車探索牛頓定律

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簡介

究竟物體為什麼會運動?物體的運動狀態為什麼會產生變化?牛頓透過了3大運動定律來解釋物體受力與運動的關係，究竟要如何透過簡單的活動來學習牛頓運動定律呢? 本次的活動將透過PASCO的智慧風扇與智慧滑車，探索風力是如何影響滑車運動的

活動目的

透過調整風扇的轉速，探索風力大小與滑車運動的關係，並加入風帆，觀察風帆對風扇驅動滑車運動的影響

活動所需設備與材料

• 智慧滑車(ME-1240/ME-1241)
• 智慧風扇(ME-1242)
• 智慧滑車風帆配件(ME-1248)
• SPARKvue軟體

活動流程

PART1-風力大小對滑車的影響

1. 將智慧風扇固定於滑車上，並透過連接線連接
2. 開啟智慧滑車，並連線至SPARKvue軟體
3. 在軟體中建立「速度vs.時間」的座標圖，同時也建立控制風扇的頁面
4. 將滑車放置於空曠處(或是放置於軌道上)
5. 將風力大小設定為20N
6. 點選開始量測
7. 觀察滑車運動過程的曲線，當滑車快觸碰至邊界時，點擊停止量測
8. 逐漸將風力調升，觀察30N、40N、50N…所造成滑車運動的曲線

                       (比較不同的風力大小於座標圖曲線上的差異)  

PART2-風帆在滑車上與否對滑車運動的影響  

1. 將風帆固定於滑車的兩插孔中(凸面朝內)

2. 在軟體中建立「速度vs.時間」的座標圖
3. 將滑車放置於空曠處，並將風力大小設定為40N
4. 點選開始量測
5. 觀察此時在風扇啟動的作用下，滑車有沒有運動

(如果有運動，觀察滑車的運動方向)

1. 現在將風帆取下，改以凹面朝向滑車內放置

2. 點選開始量測
3. 觀察此時在風扇啟動的作用下，滑車有沒有運動

(如果有運動，觀察滑車的運動方向)

問題討論

1. 1. 為什麼透過風扇的驅動，能夠造成滑車的運動?這個運動是屬於等速度運動嗎?還是等加速度運動?還是兩者都不是?
   2. 在PART1活動中，根據圖型的觀察，隨著風力增加，滑車的運動產生什麼變化?為什麼會造成這樣的變化?(請以牛頓運動定律的觀點解釋)
   3. 在PART2活動中，風帆放入滑車上後，對於風扇驅動滑車運的的過程產生了什麼影響?以不同方向放置風帆結果有一樣嗎? 請解釋原因

課程下載

延伸課程-牛頓第二運動定律