百宏文教 BHCS
SCIENCE LAB / 理化 · 簡單機械與功

滑輪與斜面實驗室

用定滑輪、動滑輪、滑輪組與斜面把同一個重物舉高,比較施力、施力移動的距離和做的功:省力的機械會不會省功?

國中建議 15–20 分鐘任務 → 操作 → 紀錄 → 挑戰

今天要學會什麼

先備知識
力、功=力×距離
學習目標
比較定滑輪、動滑輪、滑輪組與斜面的施力大小;發現省力時施力移動的距離會變長;用輸入功與輸出功說明「省力不省功」
使用方式
各校版本進度不同,請依單元選用。先接任務,再只改一個變因;至少保留兩筆可比較的紀錄。

引導任務

自由探索:先固定其他條件,只改一個變因。

01 / EXPLORE

研究工具箱

調整實驗條件
查看圖像與結果 ↓

選好條件後按「開始觀察」。

02 / OBSERVE

圖像與觀察結果

選好任務或設定條件後,按「開始觀察」。

操作後,這裡會說明模型結果。

請設定條件,然後操作並觀察。

03 / RECORD

我的實驗紀錄

紀錄只保留在本機。

本次模型條件與觀察依據
#條件結果解釋
尚無紀錄

常見迷思

省力的機械不省功:施力變小,施力移動的距離就變長;理想情況下輸入功=輸出功,有摩擦時輸入功更大。

04 / CHECK

三題學習檢核

1. 用理想動滑輪把 100 N 的重物舉高 1 m,施力與施力移動距離分別是?
2. 理想情況下,使用滑輪組舉起重物時?
3. 加入摩擦損耗後,哪一項不會改變?

模型限制與教師提示

滑輪與繩子沒有重量,繩子不會伸長;n 為承重繩段數。摩擦損耗以固定比例 η 表示,不是摩擦係數。斜面長不可短於上升高度,設定比高度短時以斜面長=高度計算並提示。物體緩慢等速移動,不計動能。

給老師的比較任務與判讀

讓學生直接操作並留下第一筆觀察,再只改一個條件完成第二筆;要求學生指出哪些數據支持自己的解釋,以及模型不能支持什麼。

公式:理想施力:定滑輪 F=W、動滑輪 F=W/2、滑輪組 F=W/n、斜面 F=W×h/L。施力移動距離:h、2h、n×h、L。輸出功=W×h;效率 η=1-損耗;實際施力=理想施力/η;輸入功=實際施力×移動距離。

參考概念來源:OpenStax:簡單機械。本頁文字、題目與示意圖為自編,簡化規則依本頁限制解讀。

接著學

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