PASCO 無線智慧滑車與軌道組

可以進行實驗

PART1-不需軌道

認識速度與加速度

• 目的:透過簡單的滑車運動，搭配滑車內感應器的量測，認識速度與加速度的定義
• 方法:使用書本製造出簡單的斜面，觀察滑車上升與下滑時的速度與加速度變化
• 延伸思考
  14. 速度的定義是什麼?上升與下滑的過程中，速度有沒有改變?速度的變化代表什麼意義?
  14. 加速度的定義是什麼?上升與下滑的過程中，加速度有沒有改變?加速度的變化代表什麼意義?

摩擦力

• 目的:使用滑車推動書本，觀察摩擦力的大小
• 方法:使用滑車推動書本，量測推動前後的推力大小，並嘗試增加書本重量，觀察施力的變化
• 延伸思考:
  14. 比教推動物體前後，施力大小有什麼變化?施力大小與摩擦力的關係是什麼?
  14. 增加書本的重量後，推動書本的施力大小有什麼變化?

作用力與反作用力

• 目的:使用兩台滑車相互拉扯，觀察作用力與反作用力的現象
• 方法:透過細繩連接兩台滑車的掛鉤端，固定一台滑車，對另一台滑車施力拉扯，量測兩台滑車的受力大小與方向
• 延伸思考:
  14. 比較兩台滑車的受力大小與方向，有什麼異同處?

虎克定律

• 目的:使用滑車並搭配彈簧，驗證虎克定律
• 方法:將彈簧一端固定，另一端連接於滑車的掛鉤，透過量測力與滑車位置的變化，觀察彈力與彈簧伸長量的關係
• 延伸思考:
  14. 根據結果，彈力與彈簧伸長量呈現什麼數學關係?和理論相不相符?
  14. 如果彈簧一直被拉長，能讓受力與伸長量的數學關係一直維持穩定嗎?

PART2-需要軌道

運動圖形分析

• 目的:比較各種類型的運動，其X-t圖、V-t圖與a-t圖的變化
• 方法:將軌道架設成平面與斜面的狀態，以模擬等速度運動與等加速度運動，觀察其X-t圖、V-t圖與a-t圖
• 延伸思考:
  14. 比較等速度運動與等加速度運動，各種圖形的差異性
  14. 在圖形中的直線斜率各代表的物理意義是什麼?從V-t圖中如何觀察滑車移動的距離

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牛頓第二運動定律

• 目的:改變拉動滑車的力量，觀察滑車的運動學變化
• 方法:搭配砝碼、掛勾組、滑輪與細繩，改變不同的砝碼重量拉動滑車，量測滑車的位置、速度與加速度，並觀察圖形
• 延伸思考:
  14. 透過運動學圖形結果的分析，探討隨著砝碼的重量增加，發生了什麼變化?
  14. 根據實驗結果，砝碼的重量與滑車的加速度呈現什麼數學關係?

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衝量與動量

• 目的:將滑車衝撞防撞桿，觀察衝量與動量變化的關係
• 方法:將滑車衝撞防撞桿，量測撞擊前後的速度變化以及衝撞間累積的受力，計算出撞擊前後的動量變化與衝量大小
• 延伸思考:
  14. 根據實驗結果，衝量大小和動量變化是否相等?代表的物理意義是什麼?

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碰撞與動量守恆

• 目的:將兩台滑車相互碰撞，觀察碰撞前後產生的物理學變化
• 方法:將兩台滑車相互碰撞，透過量測兩台滑車的速度，計算碰撞前後的動量變化與動能變化
• 延伸思考:
  14. 透過實驗結果，要如何說明碰撞前後動量維持守恆
  14. 透過實驗結果，要如何說明碰撞前後能量維持守恆

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功能定理

• 目的:改變拉動滑車的力量，觀察滑車的動能變化
• 方法:搭配砝碼、掛勾組、滑輪與細繩，改變不同的砝碼重量拉動滑車，量測滑車的位置、速度與受力，計算外力作功與動能變化大小
• 延伸思考:
  14. 透過結果，描述力與作功，以及動能變化的關係
  14. 力的作功與動能變化值是否相等?代表什麼物理含意?

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能量守恆

• 目的:透過簡單的斜面運動，驗證力學能維持不變的現象
• 方法:將軌道架設成簡單的斜面，在滑車進行斜面運動時量測不同位置的速度，計算出各點的動能與位能大小
• 延伸思考:
  14. 滑車在哪個位置分別具有最高的位能與動能?兩個值的大小是否相等?
  14. 滑車在運動中的任一點動能與位能總合是否和其他點相等?若沒有，探討可能的原因

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