新竹市_114__學年度國民教育地方輔導團_自然_分團團務運作成果編號______

活動主題

■輔導團員工作會議及學習進修活動（含央群到市輔導、團務會議、團務增能、地方辦理之期初/末會議、央群到市輔導、參與央團舉辦之分區活動、年度研討會等）

£市團到校服務

（含分區巡迴服務、學校申請、諮詢服務等）

£學校領域召集人會議及學習進修活動(含期初、期末領召會議)

£全市性(含分區辦理)教師學習進修活動(開放全市各校參與、跨校共備、公開課等)

辦理形式

£ 研討會         £ 團員個別分享     £ 專業對話

£ 分析座談       £ 教學演示         £ 專題講座

£ 教學方案分享   ■ 其他

研習日期

__115_____年____1_____月___23____日

研習時間

■上 午    £下 午  __9:00_____~____12:00_________

研習地點

光華國中樂學樓探索教室

研習名稱

【航海與攀樹的力學之美】繩結物理學教師共備工作坊

主講人

林君翰老師

參加對象

自然科輔導團老師

參加人數

6人

講座主題

研討內容

一、 課程開發緣由 本次共備旨在探討如何將理化課本中抽象的摩擦力公式  f=μN 轉化為具體的感官體驗教學。透過航海與攀樹實務中常見的繩結，引導教師掌握「絞盤效應」、「徑向力」與「結構自鎖」等物理機制，作為未來開發跨領域課程之基礎。

二、 核心課程內容（摘要）

1. 基礎繩結與「絞盤效應」（Capstan Effect）：

    ◆實作體驗： 教師練習綁製羊角結（Cleat Hitch）、雙圈雙半結與稱人結，感受其結構特性。

    ◆ 物理觀念： 強調摩擦力在繞圈時並非「加法」，而是隨纏繞角度增加呈現倍數爆炸式的「指數成長（乘法）」。

    ◆ 實驗設計： 進行「一根指頭的拔河」，比較繩子繞 1 圈與 3 圈時，控制端所需力量的巨大差異。

2. 進階摩擦結與「徑向力」（Radial Force）：

    ◆ 進階實作： 引入克氏結（Klemheist）與布魯士結（Prusik），這類結能將拉力轉化為鎖定力。

    ◆ 物理觀念： 探討繩結中的正向力 N 並非來自重量，而是來自「繩子想變直」所產生的徑向擠壓力。

    ◆ 壓力熱點： 討論繩子因轉彎處的擠壓力與剪切力最大，故最容易在結的轉折處斷裂。

3. 自鎖機制與結構力學分析：

    ◆ 結構比較： 分析平結與祖母結的差異，指出祖母結因不對稱產生的「力矩」會導致繩結翻轉，使摩擦力瞬間失效。

    ◆ 自鎖原理： 以稱人結的小圈圈（Nipping Loop）為例，觀察主繩受力如何驅動內部夾擠，達成靜力平衡。

成效評估

◆ 比喻教學法： 建議教學時將「正向力」比喻為「擁抱」，將「自鎖」比喻為「捕鼠夾」，有助於學生建立具體意象。

◆ 常見迷思澄清： 針對「繩子越粗抓越緊」的錯誤觀念，應引導學生討論剛性（硬度）如何影響接觸面積。

◆ 環境影響因素： 討論濕繩子難解的原因，在於纖維膨脹導致正向力增加，此觀念可與生活經驗連結。

其他備註