三原色多段電路設計

央團於寒假即將推出一場大戲!!

絕對讓大家耳目一新

但...現在要先賣個關子

因為還沒準備好(呵呵~~)

再請大家密切注意賽E趴的訊息

目前已經開始進入緊鑼密鼓的籌備階段

其中有一個關卡(??)需要一個可以隨時調整切換開關的三原色裝置

也就是說我只要讓你切一個開關，即使你同時切兩個或三個

最多也只有一個開關會通路

或最多只讓你同時開啟兩個開關

若你同時開啟三個開關，反而全部斷路

這要怎麼設計啊~~

平時有練功還是有差的

腦袋馬上出現一些電路圖

有relay電路也有電子電路(4017方案)

實際嘗試看看，似乎用relay的方法比較穩定

電路圖如下

電池(BT)各自獨立控制一個繼電器(relay)

但BT1控制relay2，BT2控制relay3，BT3控制relay1

relay1的NC連接紅光LED

relay2的NC連接綠光LED

relay3的NC連接藍光LED

當我把SW2(負極共點)和SW3的開關通路

就只能允許任意一個開關被開啟

如果你三個全開反而會斷路

若我把SW3通路，SW2斷路

就可以允許你開啟任意兩個開關

若我把SW3斷路

就可以任意控制所有開關

測試影片如下

如果前端再加上一個紙杯產生漫射

光線就會更均勻

三原色混色也可以呈現了(已經搞了十幾個版本了...)

這要幹嘛~~

賣個關子囉

槓桿與重心教學

「...當我在力臂4的位置掛上一個砝碼，另一邊要怎麼掛才會平衡？」

「4啊~~」學生回答

「那如果我要掛兩個呢？」

這時就有很多討論了

「...再來我在左邊(力臂)4的位置掛上兩個砝碼，右邊一樣掛三個，要怎麼掛？」

...

這是一個很簡單卻也有一點點挑戰的題目

最適合拿來用在教學上

學生稍微思考一下就可以答得出來，很有成就感~~

後續老師再幫忙整理力和力臂的關係(其實學生早就看出來了)

就可以引入合力矩為零的概念

「...砝碼的力向下，但我們的槓桿並沒有向下移動啊，為甚麼？」

「支點把他撐著啊~~」學生很快就回答

我幫忙畫出力圖，桿重暫時不管

所以加上合力為零

這時才是我們所謂的靜力平衡

「...可是，真實世界通常桿子的重量很難不管啊~~」我提醒學生

「我們吊砝碼是一個點，很容易可以確認施力的位置，但如果是一個有體積的物體，我們如何確認它的重量應該畫在哪裡呢？」

雖然課本沒有提重心(質心)的概念

但真實世界卻不得不去處理這件事

所以還是花了一些時間和學生說明

已經有了力矩的概念，要說明重心的意義就相對容易了

「...如果重量(力)這時候主要集中在支點，會產生力矩嗎？」我問學生

「不會啊，剛剛我們推門就不會動」

「所以我們可以用手指慢慢調整，等到球棒不動的時候就是重心的位置了」

「但我們有更厲害的方法~~，不用這樣慢慢調整」

方法老師們都知道，手指慢慢往中心點移動

自然就會移動重心的位置

學生對這個方法覺得非常神奇

順著這份好奇，學生竟然可以答出和正向力、摩擦力的關係

真的是太讓人感動的一節課了~~

結論：

老師很容易感動

牛頓擺的新嘗試

利用牛頓擺來說明力學能守恆是很多老師都會嘗試的方法

有趣、明確、容易理解

加上之前做的發光版，當然要拿來玩一玩

「...，那如果大球撞小球呢？」忽然心血來潮問了學生這個問題

也真有學生認真思考給了我一些答案

這些東西考試一定不會出

但我真正想訓練學生的是一種科學分析事情的方式

1.若物體碰撞後能量完全轉移(在這邊都不用動量來說明，儘量用能量的方法來理解)

結論一：碰撞後大球會定住不動，小球飛很高

2.若物體碰撞後能量沒有完全轉移

大球依然保有部分動能，有速度

結論二：大球繼續往前(速度為正)

結論三：大球反彈(速度為負)

「有第四種情況嗎？」學生亂回答一通，當然選擇不理了

「OOO同學的論點很好，我想請他跟大家說一下」

他用我們之前抬起兩個球來比擬一個質量較大的球碰撞之後的情況，兩個大球飛出

所以他認為大球會持續向前一小段距離

真是超級棒的思考方式!!

後續也直接用實驗來看碰撞之後的結果

這種東西就只能自己做了

結論和大家想得很類似

「可是如果是小球撞大球呢？」我又出了一個難題給學生

「老師~~，腦袋炸了啦!!」學生已經不行了

...

下課後有些學生自己想來嘗試

有些學生直接跟我說「老師，我剛剛完全恍神，不知道你在說甚麼...」

這是一堂我自己都不知道該怎麼評價的課

也許真的上得太爛了吧，紀錄一下，以後再來修正

其實可以只上課本內的，有時間就加強題目練習

這樣可能成績還會更好(可以變名師...)

但，自己那關過不去啊~~

修復漏水茶盤

同事說她茶盤漏水好久了

那就拿來看看唄~~

這種竹製茶盤大部分都是用黏膠接合的

可能有了一個小縫隙

水進去之後就從接縫處裂開了

背面可以明顯看到接合處的裂縫

這不會直接接觸到食物

也沒有壓力的問題

基本上很容易處理

AB膠、矽利康、塑鋼土、丁基橡膠都可以

但重點是不能太難看

這可是我在長億最好的同事

要好好處理才行

首先要先將細縫處的水弄乾

在學校已經先用吹風機處理了好一陣子

縫隙應該都沒有水了

再用細鐵片撐開縫隙

慢慢加入液狀三秒膠

不急，讓三秒膠慢慢流入縫隙中

再用F型夾固定幾分鐘後噴上固化劑

內層用膏狀三秒膠加強

這樣就搞定了

基本上外觀看不太出來處理過的痕跡

只有底部有一些三秒膠溢出

這樣應該可以撐到同事退休了~~

槓桿教具

以前書商有送

但不知道被我丟到哪裡去了...

自己做一支可能還比去我那茫茫垃圾堆的工作室翻還快

麻將牌尺是個好東西~~

強度夠、又好加工

先找出中心點(支點)，分別間隔3公分做上掛勾的記號

支點要在上方一些，掛勾偏下方

這樣才會比較穩定

打孔

兩側再加上小螺絲方便調整重心

重點來了~~

利用強磁掛勾當作支點的支撐

就可以很方便固定在黑板上

測試看看，沒問題的啦!!

最後寫上數字方便標示力臂長度就搞定了

不用半小時

果然比找東西快了

下週上工~~

反作用力_竹蜻蜓

「你們小時候有玩過竹蜻蜓嗎？」我問

全班竟然幾乎都搖頭!!

這也是時代的眼淚吧，想當年我還用竹片自己削過

現在幾乎都是塑膠蜻蜓比較多了

每個學生先發一支螺旋槳觀察葉片構造

轉軸先不要發，不然就不用上課了

「觀察看看這個葉片要怎麼轉，風才會向下？」

「扇葉如果是完全平的，會有風嗎？」

看似簡單的題目，卻好像問倒學生了~~

「...風的產生我們可以看成是空氣的移動，物體如果移動需要有甚麼條件？」我嘗試提示他們可以思考的方向

「要有受力啊(合力不為零)~」學生剛學完，馬上就能答出來

「沒錯，當我們轉動螺旋槳就會撥動空氣，...但如果螺旋槳是平的，空氣受力的方向是怎樣？」

「只有向左(或向右的水平方向)」學生回答

「喔~~，所以如果(螺旋槳)是平的，風就不會向下了」

「所以大家觀察一下螺旋槳的扇葉都會有一個角度，旋轉的時候就會產生一個向上或向下的分力...」

「以我們的螺旋槳來說，需要順時針還是逆時針轉，竹蜻蜓才會飛起來？」

「逆時針啊~~，上面就有畫了!!」學生調皮的說

「...」無言了

再來發下轉軸之後就是玩樂時間了

一堆人一起發射竹蜻蜓就是有一種莫名的樂趣

「有人可以對接竹蜻蜓嗎？」我出了一個任務

「簡單啊，轉的時候(同時)往前推就好」學生很快的回答，也將竹蜻蜓用這樣的方法發射出去

結果...竹蜻蜓只往前了一小段又垂直上升了

「怎麼會這樣~~」他很驚訝自己會錯

「老師，你看我這樣就可以了」，另一個學生將竹蜻蜓往前一個角度，不需往前推的力量，竹蜻蜓就直挺挺地往前飛了

很高興學生能自己找到方法

但，你能解釋原因嗎？

老師還是要介入幫忙一下的

學生如果在玩樂中，腦袋很難同時還要思考問題

我在黑板上畫了兩個情況的力圖分析(很不會畫立體圖...)

同時也複習了一下合力、分力的概念

只花了一支竹蜻蜓就可以有一堂歡樂的理化課，值得啊~~

還有...我們班女生很可愛

反作用力車教學

反作用力真的是牛頓的神來之筆~~

感覺上像是胡謅，卻又是真實存在的力

陸上行舟的反作用力車(題目通常是帆船)和竹蜻蜓是每年都會給學生玩的東西

「...如果帆船上自己帶風扇往帆吹，船會動嗎？」

劈哩啪啦一堆亂七八糟的答案

重點是為甚麼，而不是胡亂給答案

這是經典題目，當然有些學生馬上能回答出「正確答案」

給的理由也算充分

「...我們就實際試試看結果如何!!」

結果...，車動了，這下師生都尷尬了~~

「老師~~，(車)動了啊!!」老師沒殘廢，本來就會動好嗎

「有趣了，和我們剛剛推理的好像不一樣，但結果如此我們就要接受...」我說

學生說了一些理由，最討厭聽到的就是「實驗誤差」四個字，有說等於沒說

「老師，會不會是帆太小？」有學生小聲地提到

我突然眼睛一亮，「很有可能喔!!說一下你的理由」

「因為帆如果不能全部接住風，有些風還是往後面吹，車(船)當然還是會往前跑啊~~」

好傢伙~~，我喜歡這個解釋

我們馬上找了一張厚紙折成較大的帆

果然車就如理論的情況不跑了

「真是厲害~~，老師都沒想到」我忍不住稱讚他

看到他靦腆的笑了一下

我想，他應該會記住很久很久