桃園市105年度國小科學競賽初賽試題

桃園市105年度金頭腦熱線~

國小科學基本能力競賽

【第 區】初賽試題

試卷編號：

◎開封後請核對試卷編號與桌上編號是否相同？器材是否都齊全？

若有缺漏請立即洽服務組人員更換◎

材料清單

截面積7cm²針筒2支、截面積3cm²針筒1支、截面積1cm²針筒1支、

塑膠管1條、試管夾2個、雙面膠1個、鋁箔包飲料4瓶、塑膠杯1個、光碟片

說明：

「截面積」是指針筒的筒柱截面的

面積（如右圖），截面積越大針筒

越粗，截面積越小針筒越細。

截面積與毫升對照關係

7cm²針筒→60ml針筒

3cm²針筒→25ml針筒

1cm²針筒→6ml針筒

團 隊合作是爭取最佳表現的最好方式

桃

日常生活中，人們應用科學家所發現的原理來設計工具，帶給人們許多的便利。如由科學家巴斯卡於1646年所提出的「巴斯卡原理」，就被人們應用在注射疫苗時所使用的針筒、腳踏車的剎車系統、修理汽車所使用的千斤頂、玩具水槍的扣壓機板…等。

現在，就讓同學們像科學家作研究一樣，運用科學探究的方法，透過以下的任務來逐步揭開這個原理的秘密。

園市105年度金頭腦熱線~國小科學基本能力競賽『初賽』試題

力的「放大器」

<任務一: 誰是巧力高手>

請同學從材料包裡取出2個截面積7cm²的針筒及1條塑膠管，並將每支針筒抽水（推桿拉至針筒的一半）後與塑膠管組成如下圖裝置(針筒與塑膠管內皆要充滿水)，然後完成下列一～五的問題。

針筒抽水圖 針筒與塑膠管組成圖

一、操作步驟：

1. 請一位同學用左、右手的大拇指，同時以最大的力量推兩邊針筒推桿的頂端（如下圖所示），其他同學協助觀察兩邊針筒推桿的進退情形。

左、右手大拇指同時推針筒推桿圖

2. 將兩邊針筒回復至原本狀態（推桿拉至一半），左右手交換重複再試一次。

3. 在下表的□中，勾選出適當的答案。

二、想想看：

請同學們先討論一下，預測看看，如果前項裝置的右邊針筒改為不同截面積時（3cm²針筒、1cm²針筒），你們覺得哪一支針筒可以很輕易的把其它針筒的推桿往後推，請在你們認為是正確答案的□中打。

□截面積7cm²針筒□截面積3cm²針筒□截面積1cm²針筒

我們會這樣預測的理由是：

三、接著，請同學應用前項〈一、操作步驟〉的方式，依下面的裝置型態開始進行實驗與記錄，並在下表的□中，勾選出適當的答案。

從上述的操作過程中，你們發現到哪一支針筒才是真正的「巧力高手」？它可以很輕易的把其它針筒往後推，請在你們認為是正確答案的□中打。

□截面積7cm²針筒□截面積3cm²針筒□截面積1cm²針筒

四、實驗結果與討論：

1.實驗結果和你們之前的預測（問題二）是一樣的嗎？

2.你們認為「截面積大小」和「施力大小」有什麼關係？

　　3.你們還有其他發現或疑問嗎？請試著寫下來。

<任務二：科學追追追>

對於<任務一：誰是巧力高手>的結果，是我們用粗略的方式做出來的。但科學實驗是嚴謹的，而這樣方式所做出來的實驗結果可能還無法說服其他人接受的！因此，在這樣的情形之下，我們必須要用更「科學的方法」來研究這個問題，且要提出更多的相關證據來證明我們的實驗結果，而提出實驗數據的佐證就是很好的方法之一。接著，請同學依序完成以下的問題。

一、操作步驟：

請同學們從材料包裡取2支截面積7cm²的針筒、光碟片、試管夾、塑膠管，依下面步驟一〜步驟六的過程組成實驗裝置。(實驗開始時兩邊光碟片要一樣高)

步驟六

二、請依下表組裝各裝置型態後，在兩邊的光碟片上，同時各放置2瓶鋁箔包飲料，然後觀察針筒推桿的變化情形，並完成紀錄。

三、實驗結果與討論：

1.從上述的操作過程中，你們可以得到什麼結論？

2.比較這次實驗與<任務一: 誰是巧力高手>的實驗結果有什麼不同？

四、在前項實驗中，裝置1～裝置3推桿下沉到底的時間明顯有所不同。現在，請你們依以下的實驗設計方法來完成實驗。

(一)、提出實驗問題

我們認為在兩邊施加相同的力時， 針筒截面積的大小 與 針筒內 推桿下沉到底的時間有關係。

(二)、實驗變因的控制

1.在這個實驗中，你們認為「要改變的變因」(操縱變因)最主要的是什麼？

□針筒截面積的大小 □兩邊用力的大小 □針筒內液體的種類

　　　□橡膠管長度 □推桿下沉到底的時間

2.在這個實驗中，你們認為「要保持相同的變因」(控制變因)是什麼？

□針筒截面積的大小 □兩邊用力的大小 □針筒內液體的種類

　　　□橡膠管長度 □推桿下沉到底的時間

3.在這個實驗中，你們認為「要測量的變因」是什麼？

□針筒截面積的大小 □兩邊用力的大小 □針筒內液體的種類

　　　□橡膠管長度 □推桿下沉到底的時間

(三)、實驗結果

請依下表組裝各裝置型態後，在兩邊的光碟片上，同時各放置2瓶鋁箔包飲料，然後觀察針筒推桿下沉到底的時間變化，並完成紀錄。

解題小筆記---3次時間平均的計算

例如:

第一次：2秒54、第二次：3秒05、第三次：2秒72

則 平均為 （2.54+3.05+2.71）÷ 3 = 2.76

(四)、實驗推論:

從前面實驗結果的表格數據，請你們推論「針筒截面積大小」和「針筒
推桿下沉到底的時間」的關係。（請詳細描述你們的推論依據）

<任務三 : 察覺問題>

從實驗問題、變因的控制（操縱變因、控制變因）、實驗結果及推論，這是一個較完整的科學實驗探究的方法。現在，由同學你們來想想看，從前面的實驗操作過程中，你們發現還有哪些因素可能會影響「針筒內推桿的前進或後退」，請設計實驗來驗證你們的想法。

一、提出問題

我們認為在兩邊施加相同的力時，與 針筒推桿下沉到底的時間有關係。

二、實驗假設

在<任務一：誰巧力高手>中，實驗操作前，你們對於實驗問題有做了推測（第2頁），這就是實驗假設。

現在請你們從上面<一、提出問題>中，寫下來你們的實驗設計。

根據實驗問題，我們認為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　

三、實驗變因的控制

(一)在這個實驗中，我們認為「要改變的變因」(操縱變因)是

(二)在這個實驗中，我們認為「要保持相同的變因」(控制變因)是

(三)在這個實驗中，我們認為「要測量的變因」是

四、實驗所需要的材料

所需要的材料有：

五、實驗的步驟

你們要如何進行實驗，請以文字說明或圖形加文字來呈現你們的實驗步驟。（請一項一項的列出）

～恭喜你們完成了，請記得要將桌面收拾乾淨，這也是評分之一喔！～