物理

【114年授課神器】材料玩科學：衣架狂想曲

  • 2025.04.28
  • 作者：授課橘物理小編
  • 物理
授課橘物理小編
追蹤人數 : 5
  • 一年級, 二年級
  • 114學年最新教材
  • 每周 2 節
  • 課程時數 : 6小時
學習領域/科目別 物理
核心素養
A 自主行動 / A2系統思考與解決問題 A3規劃執行與創新應變
B 溝通互動 /
C 社會參與 /
19項議題融入 科技
課程規劃緣由
本課程以「衣架」作為主要材料，結合其生活常見、取得容易及可塑性高的特性，設計一系列以改變形狀、結構及應用材料特性為主的物理實驗。且網路上已有琳瑯滿目的衣架改造應用影片，學生容易產生興趣與共鳴，因此特別選用此題材作為課程核心。
教學方法或策略
筆者將於教案書中詳述各單元實驗所涉及的物理原理，並於部分單元補充相關應用實例的歷史背景，協助師生在實驗開始前迅速掌握重點。實驗步驟搭配圖示，循序引導操作，使學生能快速上手。最後，提供多道實驗討論問題，進一步引導學生思考，落實探究精神。教師可依課堂空餘時間或教學進度安排，靈活帶領學生進行實驗；本實驗操作簡單、易於上手，還可搭配教學影片輔助說明，輕鬆活絡課堂氛圍，增添學習趣味。
學習目標
衣架聽診器：聲波的產生與傳播
衣架天平：力矩與靜力平衡、重心與懸掛法
衣架共振擺：單擺與共振
衣架十字弓：彈力與水平拋射
衣架懸崖勒馬：摩擦力
衣架跳蛛：偏心馬達
規劃內容 授課計畫表下載
第一節
單元主題 :
衣架聽診器
內容綱要/教學重點 :
1. 聲波的產生：聲音是一種波動，由物體振動產生的，振動體（發聲體）被稱為「聲源」。
2. 聲波的傳遞：聲波傳遞時需要介質，氣體、液體和固體都可以傳播聲波
第二節
單元主題 :
衣架天平
內容綱要/教學重點 :
1. 力矩：衡量一個力對一個特定點（轉軸或者稱為支點）所造成的轉動效應
2. 靜力平衡：一物體所受合力等於零，物體移動狀態不變，物體「移動平衡」；
　　　　　　一物體所受合力矩等於零，物體轉動狀態不變，物體「轉動平衡」
3. 重心：一物體「總重量」的作用點
4. 懸掛法：若物體的質量分布不均勻，或者形狀不規則，可用此法來求重心位置。
第三節
單元主題 :
衣架共振擺
內容綱要/教學重點 :
1. 單擺：單擺的週期與擺錘質量、擺繩材質、擺角大小均無關，只與擺長、重力場強度有關。
2. 自然頻率：一個系統在沒有外力或是阻尼的情形下，會傾向於振盪的頻率。
3. 共振：兩或多個物體的振動頻率接近時，當一個物體開始振動，其他原本靜止狀態的物體會跟著一起
　　　　做同步的振動。
第四節
單元主題 :
衣架十字弓
內容綱要/教學重點 :
1. 彈力：理想彈簧的連結方式包含串聯和並聯，串聯後彈力常數會變小，並聯後彈力常數會變大
　　　　彈力位能的減少量轉為弩箭的初動能
2. 水平拋射：使弩箭射出後以水平拋射方式運動，
　　　　　　在水平方向做等速度運動，垂直方向做靜止落下的自由落體運動
第五節
單元主題 :
衣架懸崖勒馬
內容綱要/教學重點 :
1. 摩擦力：若繩張力之水平分量 > 最大靜摩擦力，小馬從靜止開始運動，會受到動摩擦力作用。
　　　　　反之，繩張力之水平分量 < 最大靜摩擦力，受到靜摩擦力作用，小馬將靜止，
第六節
單元主題 :
衣架跳蛛
內容綱要/教學重點 :
1. 振動馬達：又稱為「偏心馬達」，在馬達的轉軸裝上「偏心輪」，當馬達轉動的時候，偏心輪因為重心不
　　　　　　在轉動中心上，使得馬達處於不斷的失去平衡狀態，從而將馬達的「轉動」轉換為「振動」。
2. 電動機：俗稱「馬達」，是一種將電能轉換成力學能驅動其他裝置的設備。
教案內容
【材料玩科學：衣架狂想曲】
搭配相關章節：

•衣架聽診器　－波與聲音
•衣架天平　　－力與牛頓運動定律
•衣架共振擺　－波與聲音
•衣架十字弓　－力、運動與平衡
•衣架懸崖勒馬－力、運動與平衡
•衣架跳蛛　　－電流的磁效應


【玩轉物理，從日常出發】
本書突破實驗教具的框架，將「衣架」作為核心材料，
以此延伸多項趣味十足的實驗單元，
透過輕鬆簡易的操作，
引導學生激發物理與生活的聯想，
重新發現「物理就在日常生活之中！」


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