落葉為什麼會慢慢飄下來?
重力、形狀與空氣阻力的第一次見面
動手改變一個條件
0 是完全攤平,10 是揉成小球;這只是示意,不是真實的揉紙程度。
先拉動滑桿觀察;完成預測後,這裡會揭曉數據。
你發現了什麼?當你改變一個條件,另一個量跟著怎麼變?
生活現象
秋天的樹下,一片葉子飄啊飄地打轉才落地,旁邊掉下來的小果實卻「咚」一聲直接砸到地上。兩個都被地球往下拉,落下的樣子卻差很多。
為什麼葉子會慢慢飄,果實卻直直落下?
預測沙盤
先猜,再拉滑桿驗證
深入了解:觀察提示
- ・兩者哪裡不一樣?重量?形狀?攤開的面積?
- ・葉子落下的路線是直的還是彎的?
- ・如果把葉子揉成一團再放手,你猜會怎樣?
先預測,再揭曉
把同一片葉子揉成一團再放手,落下的時間會怎麼變?
選一個你覺得的答案,選完才會看到實際結果唷。
猜錯完全沒關係。這是一個值得檢查的猜想,我們一起看看哪個條件會影響結果。
Mochi 的引導
你可能注意到:被拉下來的力沒變,變的是葉子「擋到多少空氣」。
深入了解
所有東西都被重力往下拉。往下掉的時候,空氣會從下面推回來,這就是空氣阻力。攤開的面積越大,被擋住得越明顯,掉得就越慢、越容易飄來飄去。葉子揉成一團之後面積變小,就掉得比較乾脆。
這個內容屬於:推論
深入了解:模型假設與限制
示意模型(只呈現相對變化,不代表精確數值)
模型假設
- ・這裡只比較「迎風面積」這一個因素,面積用橢圓的估算算出來。
- ・畫面只顯示相對的快慢示意,沒有計算真實的落下秒數。
這個模型沒有考慮的事
- ・真實落葉還會受到風、氣流、葉子翻轉與濕度影響,會打轉、會飄移。
- ・這是一個幫助我們思考的簡化模型,真實落葉的運動還會受到許多因素影響。
- ・如果要知道真正的落下時間,要自己拿碼表實際測幾次。
換個角度想想看(5 個角度)
為什麼葉子比果實飄得久?用「重力」和「空氣阻力」兩個詞說說看。
原情境提示:兩個力誰往下、誰往上?
同一張紙,一張攤平、一張揉成球,同時放手,你猜誰先落地?為什麼?
變形情境提示:重量一樣,差別在哪裡?
如果看到某個東西慢慢飄下來,你可以反推它可能有什麼特徵?
反向推理提示:從面積和重量的關係想。
降落傘為什麼要做得那麼大?這和落葉是同一件事嗎?
新生活情境提示:傘張開之後多了什麼?
設計一個安全的小實驗,檢查「面積影響落下快慢」這個猜想。
自己出題提示:要有可以比較的對照,兩個東西只能差一個條件。
目前狀態:已接觸(已從 0 個角度說明過)
這不是分數。要走過三個不同角度,我們才會說「已理解」。
同一個想法,用在別的地方
蒲公英種子:靠著細毛增加阻力,可以被風帶到很遠的地方。
降落傘:人類用同樣的想法讓自己慢慢落地。
雨滴:落到一定速度後阻力和重力打平,速度就不再增加。
生活與工程應用
這個數學/科學用在哪裡?從工程、交通與每天的生活看見它。
💡 看看真實世界怎麼用
生活
蒲公英種子
靠著細毛增加阻力,可以被風帶到很遠的地方。
生活
降落傘
人類用同樣的想法讓自己慢慢落地。
生活
雨滴
落到一定速度後阻力和重力打平,速度就不再增加。
接下來你想問什麼?
如果葉片形狀不同,落下的情況會一樣嗎?在沒有空氣的地方,葉子和果實會同時落地嗎?還有什麼因素可能影響落葉的路線?或者,換你提一個問題。