C.D.
這類活動非常適合學習空氣動力學原理，並培養動手實作能力。以下是一個結構化的探究活動設計：
研究問題
不同的設計參數如何影響紙滑翔機的飛行距離和穩定性？
基本理論背景
滑翔機飛行依賴於四個主要力量：
- 升力：由機翼產生，使滑翔機保持在空中
- 重力：滑翔機的重量向下拉
- 推力：初始投擲提供的前進力
- 阻力：空氣阻礙滑翔機前進的力量
實驗設計
操縱變因（自變量）
可以選擇以下一個或多個變因進行探究：- 機翼面積：測試不同大小的機翼如何影響飛行
- 機翼形狀：比較直角、圓角、三角形等不同形狀
- 機翼迎角：調整機翼與水平面的夾角
- 重心位置：通過添加迴紋針調整重心前後位置
- 機身長度：測試不同長度的機身
- 尾翼設計：比較不同大小或形狀的尾翼
應變變因（因變量）
每次實驗測量：
- 飛行距離：從發射點到著陸點的水平距離
- 飛行時間：從發射到著陸所需時間
- 飛行穩定性：使用1-5分量表評估飛行路徑的穩定性
控制變因
確保以下因素保持不變：
- 發射方式（力度、角度）
- 發射環境（室內無風處）
- 紙張類型和重量
- 發射高度
材料準備
- A4紙或硬卡紙
- 剪刀
- 直尺
- 迴紋針（作為重量調整）
- 膠帶或膠水
- 捲尺（測量飛行距離）
- 碼表（測量飛行時間）
- 紀錄表格
實驗步驟
- 根據基本模板製作標準滑翔機
- 根據選定的操縱變因製作多個不同設計的滑翔機
- 在相同條件下測試每個設計，每個設計重複試驗至少5次
- 測量並記錄飛行距離、時間和穩定性
- 分析數據並得出結論
進階探究方向
完成基礎實驗後，可以進一步探究：
- 複合變因的影響（如同時改變機翼面積和重心位置）
- 添加不同的機翼裝置（如翼尖小翼）對飛行的影響
- 研發能夠飛回發射點的迴旋飛行設計
資料分析建議
- 計算每組設計的平均飛行距離和時間
- 繪製散點圖或柱狀圖比較不同設計之間的表現差異
- 分析操縱變因與應變變因之間的關係
成果展示
可製作一份研究報告，包含：
- 研究問題和假設
- 實驗設計和方法
- 數據呈現（表格和圖表） -.結果分析和討論
- 結論和改進建議
這個探究活動設計清楚定義了操縱變因和應變變因，讓學生能系統地研究影響滑翔機性能的因素。您還可以根據學生年齡和課程需求調整活動的複雜度。
D.S.
以下是一個針對「手作超輕型滑翔機」的探究與實作設計方案，
包含清晰的科學方法結構與變因控制：
探究主題：超輕型滑翔機的飛行效能優化
適合對象： 國中至高中學生
核心目標： 透過控制變因與數據分析，理解滑翔機設計與飛行距離的關係
材料清單（每組）
- 3mm 珍珠板/保麗龍板（主結構）
- 吸管（機身骨架）
- 膠帶（紙膠帶或雙面膠）
- 剪刀/美工刀
- 迴紋針（配重用）
- 直尺、量角器
- 電子秤（精確到0.1g，選配）
基礎滑翔機製作步驟
- 機翼製作
- 裁剪長30cm×寬8cm矩形，前緣削薄成流線型
- 尾翼設計
- 水平尾翼：10cm×5cm
- 垂直尾翼：8cm×5cm（直角三角形）
- 組裝
- 用吸管作為機身，將機翼置於吸管前2/3處
- 尾翼固定於吸管末端
探究實驗設計
科學問題： 「如何透過調整設計參數，最大化滑翔距離？」
實驗一：機翼形狀的影響
- 操縱變因（自變量）： 機翼展弦比（3:1 / 4:1 / 5:1）
- 應變變因（因變量）： 平均滑翔距離（3次測量取平均）
- 控制變因： 機翼面積固定、配重位置不變、相同投擲角度
操作範例：製作3種不同翼展（24cm×8cm、32cm×6.4cm、40cm×5.12cm），保持總面積約192cm²
實驗二：重心位置的影響
- 操縱變因： 配重迴紋針數量（0/1/2個）
- 應變變因： 滑翔穩定性（定性分級）與飛行軌跡角度
- 控制變因： 固定機翼形狀、相同投擲力道
觀測指標：
- 機頭過重：快速俯衝
- 重心過後：失速翻轉
- 理想位置：平穩滑翔
實驗三：尾翼面積的影響
- 操縱變因： 水平尾翼面積（50%/75%/100%基準尺寸）
- 應變變因： 飛行方向穩定性（偏航角度測量）
- 測試方法： 在固定風速下（如電風扇弱風）測試抗擾能力
數據記錄表範例
進階分析引導
- 流體力學原理連結：
- 機翼形狀與升力關係（伯努利定律簡化說明）
- 重心位置與力矩平衡（槓桿原理應用）
- 誤差分析：
- 測量工具精度限制
- 人力投擲的力道差異控制方法（建議使用發射架）
安全提示
- 使用美工刀需配切割墊
- 飛行測試時保持安全距離
- 避免在強風環境實驗
延伸應用
- 結合多變因優化：使用田口方法進行參數最佳化
- 加入競賽元素：舉辦「最遠飛行距離挑戰賽」
- 進階探究：比較不同翼型（平凸型 vs 對稱型）
學習成效評估
- 能否明確區分操縱變因與應變變因
- 數據記錄的嚴謹度與誤差處理
- 提出合理化設計改進方案的能力
此方案透過階梯式實驗設計，讓學習者逐步掌握科學探究的核心方法，同時保留手作創意的空間。
教師可依學生程度調整實驗複雜度，例如增加空氣阻力計算或3D列印進階版本。
