科學FUN輕鬆----2010「行舟大賽」總動員

指導老師：陳元彰老師、賴奕帆老師、游彥辰老師

編輯．攝影：劉玲秀老師、莊添丁老師

【緣起】

    讓學生經由動手製作，培養團隊合作，發揮創意及解決問題的能力，一直是實驗中學科

學教育的主要教學理念。在這個理念之下，本校自然科教師團隊開發出許多獨具特色的創意

教學活動，例如：「虎膽妙算」理化闖關遊戲、「資優班水球大對抗」……等等。「行舟

大賽」即是本校兩位資深物理老師——陳金楓老師和陳元彰老師，所開發出來的創意課程。

    參加這項活動的對象是高中一、二年級的數理資優班同學和高二物理選修課程的同學。

在活動過程中，老師會利用課餘時間先進行基本理論課程的講解，之後，學生便各自分組，

組隊報名參加。各組學生都使出渾身解數，利用簡單材料和工具，動手做出成品，結合理論

與創意，成果令人驚豔！

    2010年行舟大賽，在教育部「資優教育方案」的經費支援下，由陳元彰老師、賴奕帆老師和游彥辰老師共同規劃和指導，同學踴躍參賽的盛況一如往昔，各組製作的作品依然創意十足。為了讓更多人知道這項頗具特色的活動，於是我們製作這一次的「行舟大賽」專輯。

【設計理念】

設計一艘潛水艇，在設計方面必須注意幾個重點：

1.      機體密度 – 潛水艇之所以可以在水中漫步，基本要點是其艇身密度與水相近，由於比賽當下的水質狀況不一，因此同學必須設計一艘可以因比賽場地而微調密度的潛水艇。

2.      機體動力 – 潛水艇在行進過程中，會受到浮力、重力、引擎推力、液體阻力等作用，設計動力均勻潛水艇才可穩定前進。

3.      機體阻力 – 一艘流線型的潛水艇，不僅可減少阻力，更可以避免機體受力不均而旋轉，且減少阻力，亦可增加前進的速度。

4.      設計創意 – 要達到以上的要求，不僅是要有基本的物理概念，唯有同學們發揮自己的創意，以及不間斷的嘗試，方能設計出一艘滿意的潛水艇。

比賽規則

課程進行方式

規則說明→設計理念說明→繳交各組設計圖→進行實作→測試機體→正式上場

競賽項目

A.競  距：在規定水道內，船體完全沒入水面下並不碰觸池底所成行駛的最大長度。

1.初賽(1公尺)資格賽，通過者進晉級複賽。

2.複賽(2公尺)資格賽，通過者進晉級決賽。

3.進入決賽，依據比賽結果，錄取最佳成績前五名。

B.競  速：在規定距離(1公尺)，船體完全沒入水面下並不碰觸池底所成行駛的最短時間。

材料規範

A. 動力源限定由主辦單位提供之3號1.5V電池(2個)，檢錄完成後發放，其餘材料、形式不拘。

B. 不可使用危險物品，操作時不能造成任何汙染。

【優勝隊伍作品分享】

1.     我是天才隊

高一4  吳雨葳 駱為庭 邱俊棠 張育翔    文：吳雨葳

運動會補假那天，為了兩天後的行舟大賽，幾乎全班都來到學校，而我們這組至更是「準時」八點到校，準備接受一整天「物理實驗」的洗禮。在教室集合之後，茫然不知所措的我們只能呆坐在那兒，偶爾有人提出零星瑣碎的意見，而桌上所擺設的道具有：統一Uni-Water的瓶身、巨無霸12V防水馬達、兩片珍珠板、熱熔槍、幾條短電線、螺旋槳、四個普通馬達、向別組借來的電池盒、四顆1.5V電池、兩顆12V電池、膠布、膠帶、從回收筒翻出來的蘋果西打上半瓶身。在白白耗費一小時後，眼看這樣不是辦法，我們只好將計就計，想到什麼就做什麼，也因為這樣在製作過程當我們嘗試了無數種方法，想當然也浪費了許多時間，例如一開始由於閃光哥為了要有完美的「流線型」，堅持不要切斷統一Uni-Water的瓶身，於是我們決定讓馬達裝在瓶底處，卻單單為了把馬達中心軸套進瓶底洞裡用磁鐵條調整了大半天，之後又為了螺旋槳無法穩固的套在馬達上，而把能看到的所有原子筆的筆管都切下來試，等一切弄好之後，問題又來了：那電池要裝在哪哩？！最後這些先前的努力都被我們捨棄了。接下來進行趴兔的嘗試，閃光哥忍痛把瓶身剖半，把蘋果西打的頭組裝上去，再將電池盒黏在瓶子外，電線從切割處伸進瓶子連接馬達，再用熱熔膠把所有的縫封起，瓶身的工作總算是大功告成了。

　　下一階段我們開始調整的重量和重心使它能夠在水中不浮也不沉，卻又是另一段災難的開始……。我們讓船進行水中的「初體驗」，卻發生了三個問題：船會浮在水面上且會進水，還有它會進行「圓周運動」。首先針對圓周運動的問題，我們在船尾加上導流板，成功地改善。然而會進水的問題，儘管我們使用熱熔膠裹阿裹阿裹，就是解決不了，再加上船會浮起，於是我們決定改變方法，讓船整個進水，再加石頭改變重量。這時大災難發生了──丟進去瓶子的石頭太大顆又有稜角，拿不出來了！！於是閃光哥又忍痛地在蘋果西打的瓶身挖一個洞……。接下來的塞小氣球加上石頭的想法也失敗了，這時已只剩我和閃光兩個組員，再加上那時已經接近五點鐘的「放學時間」，我們索性乾脆讓船不加任何東西、全部裝水──大感意外地，我們可愛的船兒，也就是上圖那最後的成品，筆直地慢慢前進……。

　　這次的活動給了我一些有趣的體驗和教訓，讓我了解到任何的東西一定要事前有所準備，還有團隊中必須有一個領導人物來支配組員和統一想法，並且做出最正確的抉擇。誠實點來說，我們這次的表現其實多少有點運氣的成分在，但是我們確實是付出了很多時間和心血，最後能夠有這種成果當然我們感到很開心，先前的努力都是值得的！

2.     黃金梅莉號

高二4 江宜臻、李雅樺、廖仲文、羅宜平   文：羅宜平

我們的行舟取名為「黃金梅莉號」，名字的構想來自航海王，設計理念就是希望有一艘能夠簡潔但又不失美感的行舟。我們使用珍珠板當行舟的主體，在船體上加上螺絲及螺帽之後，便可以自由的調整重量，控制它在水中的位置，藉以解決行舟冒出水面或是碰到池底的問題了。動力方面，我們使用水中馬達，此材料既可以防水，避免電池直接浸入水中，也可以運用前方的舵調整船身方向。最後，我們加上一些可愛的小裝飾就完成我們的行舟了。

3.     滄焰隊

高一4 李貞儀、孫建育、劉瑀  文：侯均頤

這個小潛艇並不是我們主要努力研究的目標，因為有趣，把隨意想到的點子用簡單的材料製作出來，擺著當作備胎。沒想到其他花很多心力製作的潛艇，不是因為重量分佈不均而導致前後高低不同，就是會原地打轉，沉入水底，都不如這個小潛艇走得又快、又直、又穩，因此最後就使用它參賽。

在實驗過程中：首先，我們在防水馬達上加裝一片厚約1cm的保麗龍板，以產生足夠的浮力，使潛艇在行進時不下墜；為了增加潛艇的速度，保麗龍板也設計成前端尖形樣式，而為了使潛艇能沉於水面下，我們以重量集中、底部平滑易推疊而較不易掉落的硬幣逐漸加在保麗龍板上方，經過多次的實驗嘗試、觀察與討論後，終於決定以110元( 2 *50元，1* 10元)，硬幣向下施力以平衡保麗龍板產生的浮力，使潛艇恰能在水面下方一點點處前進。最後調整後面方向舵的角度，使潛艇能順利直線前進，避免原地繞圈圈。

在試驗此潛艇時並非一帆風順，小潛艇很容易因速度快而前端衝出水面，所以我們不斷調整其上面錢幣的重量和位置，使整個船都能潛在水下，但我們直到比賽都不能克服一個困難：那就是潛艇太輕，容易受風和波浪影響，這也導致我們的比賽結果不如預期。

4. Nuclear Propelled Submarine

高二4  陳柏佑 黃咸誌 石奕心 徐翊祥 文：徐翊祥

　　談到做潛水艇，還真是一門學問！結合了細緻優雅的白努力方程式、唯妙難以捉摸的雷諾常數、在來上一段博妙精深的機械動力學，潛水艇就大功告成了。

　　真是一派胡言！

　　其實＂行舟大賽＂要追求的不是潛最快、潛最深的潛艇，只是要追求一個簡單的＂穩＂字－－因為縱使再快、再精緻的潛艇，一旦不穩，別說得名，或許連終點都無法通過。因此，漫長的製造和測試過程就開始了。為了使架構更穩固，我們選擇了鋸開的保特瓶做為船身，希望通過中間的水流可以達到穩定的作用。接著在經過連串諸如此類的測試、修正，造出了一台賣相不佳，但是能穩定行駛的小艇。

　　行舟大賽一方面力給了我們一個好機會可以自己動手做，臨場應變的機會（總不能期待潛水艇狀況永遠良好），讓我們驚覺原來有許多課堂外的知識等著我們學習；另一方面也是連繫大家感情的好活動，依稀記得，當年與好友、學弟們在西風中、吃著湯圓的熱血。

【活動總評】

在比賽過程中，同學最主要的困難是，它們的機體並沒有正式在廣大的游泳池中練習，潛水艇在水槽中的狀況與正式在游泳池中行進的狀況不一，此時就要考驗同學們臨場反應，是否能在短時間內，將機體狀況微調到最好，獲得最佳成績，建議同學先在家中浴缸演練無誤後，才能進行正式比賽。根據比賽要點，同學應先使潛艇能穩定在水中前進、再求航行速度增快、最後才是花心思改善造型，如此才不會本末倒置！

活動集錦

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