• 活動標題：力學機械任務站 
• 活動類型：  █ 實驗     █ 觀察    █ 實作
• 適合年齡：  █ 全年齡   □       歲以上

 

• 活動內容簡述

本活動結合摩擦力與非牛頓流體兩項力學現象，設計為雙關卡任務挑戰。第一關「瓶中機械解鎖任務」中，參與者需在不打開寶特瓶的情況下，使瓶內鎖緊的螺絲與螺帽成功分離，藉由旋轉與調整施力方向，理解摩擦力、正向力與接觸面粗糙度對轉動效果的影響。第二關「非牛頓流體挑戰」透過操作玉米粉與水混合製成之剪切增稠型非牛頓流體，觀察快速施力變硬、慢速施力變軟的現象。由學生主導解說兩種阻力來源的差異，培養科學觀察與推理能力。

 

• 運用原理和操作步驟

【運用原理】

一、摩擦力原理

1. 摩擦力大小與接觸面粗糙程度相關。

2. 摩擦力與正向力成正比。

3. 靜摩擦力與動摩擦力不同。

二、非牛頓流體原理

1. 黏滯度會隨剪應力改變。

2. 剪切增稠型流體在快速受力時顆粒緊密排列，阻力瞬間增加。

3. 慢速施力時顆粒可滑動，呈現液體特性。

 

【操作步驟】

一、瓶中機械解鎖任務

1. 發放已鎖緊螺絲與螺帽之寶特瓶。

2. 說明任務規則（不可開瓶）。

3. 參與者嘗試旋轉、傾斜並利用瓶壁摩擦力使螺帽轉動。

4. 成功後由學生說明摩擦力作用原理。

 

二、非牛頓流體體驗

1. 展示完成之玉米粉非牛頓流體。

2. 請參與者慢速按壓觀察流動現象。

3. 快速敲擊或握拳觀察變硬現象。

4. 學生解說剪應力與顆粒排列變化。

 

• 注意事項

1. 非牛頓流體不可吞食。

2. 材料集中回收，不可倒入水槽避免堵塞。

3. 操作區域鋪設防滑墊，避免滑倒。

4. 螺絲與螺帽尺寸適中，避免誤食風險。

5. 活動結束後清潔雙手。

 

• 參考資料

1. 國中自然科課程綱要—力學單元

2. 非牛頓流體物理現象相關教學資料

3. 工程材料與防護應用介紹資料