2006年全國中學生力學競賽

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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

2006 年全國中學生力學競賽

計畫類別：個別型計畫計畫編號： NSC95-2515-S-002-001- 執行期間： 95 年 04 月 01 日至 95 年 07 月 31 日執行單位：國立臺灣大學應用力學研究所計畫主持人：吳政忠共同主持人：胡潛濱，吳文方計畫參與人員：黃俊夫、陳正治、范成偉、鄭瑞洲、王珠&#63917；、鄭建琪、鄭春翔報告類型：精簡報告處理方式：本計畫可公開查詢

中華民國 95 年 8 月 30 日

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行政院國家科學委員會補助專題研究計畫

■ 成果報告

□期中進度報告

2006 年全國中學生力學競賽

計畫類別：■ 個別型計畫 □ 整合型計畫

計畫編號：NSC 95-2515-S-002-001-

執行期間：2006 年 04 月 01 日至 2006 年 07 月 31 日

計畫主持人：吳政忠國立台灣大學應用力學研究所

共同主持人：胡潛濱國立成功大學航空與太空工程學系

吳文方國立台灣大學機械工程學系

計畫參與人員：國立

科學工藝博物館

黃俊夫、陳正治、范成偉、鄭瑞洲、王珠玲、

鄭建琪、鄭春翔

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：■精簡報告 □完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、列管

計畫及下列情形者外，得立即公開查詢

□涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢

執行單位：國立臺灣大學工學院應用力學研究所

中華民國九十五年八月三十一日

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可供推廣之研發成果資料表

日期：2006年8月31日

國科會補助計畫

計畫名稱：2006 年全國中學生力學競賽計畫主持人：吳政忠國立台灣大學應用力學研究所計畫編號：NSC 95-2515-S-002-001- 學門領域：科教處

計畫摘要

本於推動力學科學普及之宗旨，國立臺灣大學應用力學研究所與中華民國力學學會聯合主辦全國中學生力學競賽，以吸引更多中學生接近力學，進而激發學習與深造之興趣與動能。希望藉由統一舉辦的方式，給予中學生力學競賽結果的公認性與證明。在比賽中藉由互相討論、觀摩、交換心得與互相激勵的方式來進一步提升我國力學教學之水準與儲備優秀之力學人才，朝國際一流水平邁進。2002 年 4 月舉辦之第一屆全國中學生力學競賽，全國共有約1000 名高中生報名參加，分初賽與決賽兩梯次舉行。爾後陸續於 2003、2004 以及 2005 年舉辦全國中學生力學競賽，每年均維持約一千名高中生熱烈參與。相關推動對於激發我國高中生對力學之認識與探索成效相當顯著。本年度2006 全國中學生力學競賽則於2006 年 4 月 22 日舉辦全國四區之初賽，並於 2006 年 5 月 28 日舉行決賽。初賽分四區，共有約 1300 位高中生參與，由建國中學（北區）、竹科實驗中學（竹區）、台中一中（中區）、高雄中學（南區）個別承辦，各區參賽學生於指定時間至各區承辦學校參加筆試，試題共有20 題選擇題，題型為單選題。決賽由國立科學工藝博物館承辦，依初賽成績錄取參與決賽總人數201 名。這是一場理論與實作兼顧、歷時 150 分鐘的力學競賽，題型涵蓋計算題、簡答題與選擇題，範圍以高中物理課程之力學相關內容為主，但不受高中教材所限。為配合政府知識經濟之推動，本次競賽由報名至成績公佈均利用網際網路公布，以提昇效率，並加強中學生之網路知識普及。

推廣及運用的價值

此次力學競賽之成效可歸納如下：一、激發中學生對力學科學之認識與投入；二、藉由力學競賽搭起中學教師與大學力學教授溝通之橋樑，並改善更新中學力學教學之內容；三、選拔力學科學資優同學參加國際競賽，增進國際交流。

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2006 年全國中學生力學競賽

計畫編號：NSC95-2515-S-002-001- 執行期間：2006年4月1日至2006年7月31日主持人：吳政忠國立台灣大學應用力學研究所計畫共同主持人：胡潛濱國立成功大學航空與太空工程學系吳文方國立台灣大學機械工程學系一、力學科學普及委員會基於知識經濟時代之來臨，力學推展除戮力於大學之力學教育與研究外，更應往下紮根，積極推動中學生之力學科學普及教育，提早激發中學生對力學科學之了解與興趣，以儲備優秀之力學人才。有鑑於此，中華民國力學學會於2001 年初成立推動小組，旋即於該年年底改設成立力學科學普及委員會，負責推廣及促進力學科學之普及教育，委員會成員為國內各區大學代表的教授及高中物理教師。有鑑於力學科學普及教育之重要性，中華民國力學學會成立力學科學普及委員會，而本案計畫主持人現擔任力學學會理事長，共同主持人則分別擔任學會科普委員會主委及秘書長，共同為推廣及促進力學科學之普及教育而努力。新興的力學理論重視科技整合，融合力學與數學，繼之與物理、化學、地質、天文、生物等科學交流合作，發展出新材料結構力學、模態控制、大分子結構、分子動力學、生物力學、非線性力學、等力學新領域。力學與日常生活息息相關，為工程科學之基礎，大致可分為：動力學(含波動學)與控制、材料與固體力學、流體力學、熱傳學、能源系統、地球環境科學、生物力學與醫療工程等大分支。近期跨領域科技結合以求創新前瞻之需求日益迫切，如何適當推廣力學知識，利用力學原理積極創造新一代跨領域科技之應用，亟為重要。 2001 年 12 月第二十五屆中華民國力學學會年會暨全國力學會議中，首度加入力學科學普及研討會，邀請上屆力學科展得獎學生報告，並舉行大學教授與高中老師之座談會。研討會除提供與會人員在力學教學內容及經驗之交換外，大學教授與高中老師之首次座談會更引起相關學者的重視，反應及成效均十分良好，計有大學教授、高中老師及高中生共約400 人參與。二、全國中學生力學競賽本於推動力學科學普及之宗旨，國立臺灣大學應用力學研究所與中華民國力學學會思及聯合主辦全國中學生力學競賽，以吸引更多中學生接近力學，進而激發學習與深造之興趣與動能，希望藉由統一舉辦的方式，給予中學生力學競賽結果的公認性與證明，同時在比賽中藉由互相討論、觀摩、交換心得與互相激勵的方式來進一步提升我國力學教學之水準與儲備優秀之力學人才，朝國際一流水平邁進，乃於2002年4月舉辦之第一屆全國中學生力學競賽，當時全國共有約1000名高中生報名參加，分初賽與決賽兩梯次舉行。爾後，力學雖然有如此既深且廣之應用，但一般由於內容深奧，均止於研究所教授與學生之高階研究，殊不知吾人日常生活中亦存在著許多有趣且易懂之力學。例如救護車警笛音頻變化之都譜勒效應、拱橋之原理及近日原子力顯微鏡之原理、極高頻超聲波應用等均與力學息息相關。基於知識經濟時代之來臨，力學推展除戮力於大學之力學教育與研究外，更應往下紮根，積極推動中學生之力學科學普及教育，激發中學生對力學科學之了解與興趣，以儲備優秀之力學人才。

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更陸續於2003、2004以及2005年舉辦全國中學生力學競賽，每年均維持約一千名高中生熱烈參與。以上競賽之推動確也激發我國高中生認識並探索力學的興趣，成效相當顯著。緣此，在本計畫支持下，我們舉辦了2006年全國中學生力學競賽，以下將陸續介紹其詳細內容。三、2006全國中學生力學競賽報名及宣傳 方式為配合政府知識經濟之推動，順應電子化服務之趨勢，本屆全國中學生力學競賽整個活動過程均利用網際網路進行，以提昇效率，並加強中學生網路知識之普及。舉凡考生上網報名(網頁如圖一所示)、成績公佈與查詢以及個人資料查詢(網頁如圖二所示)，考生均可自行上網操作並得知相關訊息，為以電子化進行相關考試程序建立良好的模式。四、2006 全國中學生力學競賽初賽 本屆全國中學生力學競賽規劃有初賽及決賽兩階段(詳情請見附件一之 2006 全國高中(職)生力學競賽活動簡章)，初賽開放給全國公私立高中職校及五年制專科學校一至三年級在學學生自由報名，報名時間相當長，一直到民國九十五年四月七日止。初賽競試日期安排在九十五年四月二十二日，地點分別在北區-台北市立建國中學、竹區-國立科學工業園區實驗高級中學、中區-國立台中一中及南區-高雄市立高雄中學。初賽試題共有20 題選擇題，題型為單選題。答案卡採用套印格式，每一位考生只有唯一的一張答案卡，考生無須填寫任何個人資料於卡片上，仿照大考中心的模式進行電腦閱卷，以避免公平性的爭議。試題、答案卡、紀念筆及參賽證書於競賽前一天由科普工作人員送達四區高中，競賽當天由四區承辦高中分別組成試務工作小組，來擔任監考、巡場與佈置試場之工作。考試當天，各區同步進行筆試，四校承辦高中以慎重的態度進行考場佈置及監考工作。各試場安排為北區考場考生 403 人，缺考人數為 19 人；竹區考場考生 93 人，缺考人數為 5 人；中區考場考生 263 人，缺考人數為21 人；南區考場考生則有 545 人，缺考人數為 38 人。總共報考者有 1304 人，缺考總人數為 83 人，到考率為 93.63％。成績方面，所有參賽考生總平均成績為42.09 分，其分布曲線(成績統計表如圖三所示)呈高斯分布，顯示試題十分具有鑑別度。由於同分的因素，入選進入決賽者增額至錄取201 人，錄取最低分數為 67.6 分、最高分數為95.2 分。入選決賽之學生分別來自全國35 所公私立高中，其中可能因為報名人數較多的原因，以高雄市立高雄高級中學入選人數36 人為最多。五、2006 全國中學生力學競賽決賽 參與決賽的考生於五月二十八日在國立科學工藝博物館南館演講廳進行比賽，上午九點至九點二十分舉行活動說明及開幕式；休息十分鐘後便開始進行一場理論與實作兼顧、歷時150 分鐘的力學競賽。決賽題型涵蓋計算題、簡答題與選擇題，共計七大題組、22 子題，測驗前現場播放與試題組有關的3 項動手作實驗影片，共播放2 次，全部費時約 16 分鐘，測驗中則不再播放影片，影片內容與考題相關，動手作部份則提供考生材料，供考生自行操作，試卷共四頁，總分100 分。本屆試題設計相當富有思考性及創意性，學生最後所獲得的成績統計表如圖四所示，由該圖可發現，試題極具鑑別度，能精準地判別出學生對力學的理解力與成熟度。隨後進行頒獎儀式，參與者除計畫主持人中華民國力學學會吳政忠理事長、共同主持人力學學會科普委員會胡潛濱主任委員外，尚包括國立科學工藝博物館陳訓

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祥副館長、中華民國力學競賽黃俊夫總幹事，以及力學競賽試務委員會李輝煌主任委員等人。本次力學競賽的最後共錄取 10 名金牌、20 名銀牌、50 名銅牌及 118 名優勝同學，分別贈與獎狀、獎牌及獎品。另外，亦頒發學校團體獎，包括特優兩校，分別為高雄市立高雄高級中學與國立武陵高級中學；優等四校，分別為國立科學工業園區實驗高級中學、國立斗六高級中學、台南市立第一高級中學、國立台中第一高級中學及國立臺灣師範大學附屬高級中學。此外，10 名金牌與 20 名銀牌得獎者並同時獲得中華民國力學學會推薦參與 2006 年兩岸力學交流比賽(相關決賽活動時程表請見附件二)。此外，本計畫主持人並以中華民國力學學會理事長名譽提供決賽額外獎品10 組隨身碟、50 冊套書及 20 組互動遊戲光碟，以鼓勵莘莘學子。誌謝感謝國科會透過此計畫所為之經費補助；亦感謝國立科學工藝博物館、成功大學與台灣大學在場地與行政之全力配合與支援；同時感謝四區初賽的承辦高中(建國中學、國立科學工業園區實驗高級中學、台中一中、高雄中學)以及中華民國力學學會秘書處與科普委員會全體委員在活動期間所提供之各項協助。附屬圖表圖一報名網頁圖二個人資料查詢網頁 2006年全國中學生力學競賽決賽成績統計圖表 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 成積人數人數圖三初賽成績統計表

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2006年全國中學生力學競賽決賽成績統計圖表 0 20 40 60 80 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 成績人數人數圖四決賽成績統計表

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附件一

2006 全國高中(職)生力學競賽活動簡章

一、依據：中華民國力學學會2006 年 3 月 9 日通過全國中學生力學競賽實施辦法二、指導單位：教育部、國科會三、主辦單位：中華民國力學學會四、承辦單位：國立科學工藝博物館五、協辦單位：建國中學、國立科學工業園區實驗高級中學、台中一中、高雄中學六、目的：提供高中學生力學研究機會，提升科技素養，厚實基礎科學涵養。七、競賽時間：初賽：中華民國95 年 4 月 22 日（星期六）上午九時至十一時 決賽：中華民國95 年 5 月 28 日（星期日）上午九時至下午五時 八、競賽地點： (一)、初賽：分北、竹、中及南區等四區，於當地協辦高中競試。 1.北區：建國高中 2.竹區：竹科實驗中學 3.中區：台中一中 4.南區：高雄中學 (二)、決賽：於高雄國立科學工藝博物館舉行(館址：高雄市三民區九如一路 720 號) 九、競賽方式： (一)、初賽：各區參賽學生於指定時間至該區承辦學校參加筆試，筆試時間二小時，。初賽筆試範圍以高中物理課程之力學相關內容為主，但不受高中教材所限。由承辦單位邀請學者專家組成命題小組，試題題型及數量均不限 (二)、決賽：共錄取初賽成績之前 200 名參加決賽，採理論與實作兼顧方式進行。 十、資格：台灣區公私立高中職校及五年制專科學校一至三年級在學學生均可報名參加初賽。十一、報名及繳費： (一)、報名及繳費截止日期：即日起至至 95 年 4 月 7 日止 (二)、報名費用：初賽報名費每人新臺幣 300 元整；決賽每人新臺幣 1000 元整。 (三)、繳費帳號：郵政劃撥帳號：01118846 戶名：中華民國力學學會 (四)、報名方式： 1、個人網路報名： (1)、上網填寫報名個人資料，網址：http://www.nstm.gov.tw/mechanics (2)、報名完成後，請依電腦提供之報名流水號，至郵局劃撥繳費，並請於郵政劃撥單通訊欄註明：報名2006 年高中生力學競賽、參賽者姓名及「報名流 水號」。 2、個人傳真報名：個別報名：上網下載或影印附表報名書表，填妥之後，將報名書表及郵政劃撥繳費收據傳真至國立科學工藝博物館 3、團體傳真報名：如學校有熱心教師承辦，請至承辦老師處登記，承辦老師上網 http://www.nstm.gov.tw/mechanics 下載或影印附表團體報名書表，再將報名表冊及郵政劃撥繳費收據傳真或email至國立科學工藝博物館 4、傳真電話： 07-3803473 王珠玲小姐收或 email: hope@mail.nstm.gov.tw 並請於郵政劃撥備註欄註明：報名2006 年高中生力學競賽 5、報名服務電話：07-3800089 轉 5166、5144 (王小姐) 6、本活動網站會迅速公佈已完成報名並繳費者資料，並於 95 年 4 月 17 日前公佈

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考生准考證號碼及應試地點、考場。 7、入圍決賽報名者請於 95 年 5 月 12 前，採郵政劃撥(帳號：01118846 戶名：中華民國力學學會)繳交報名費 1000 元，並將繳費收據傳真至 07-3803473 王珠玲小姐收。十二、成績公佈： (一)、初賽：初賽結果入圍決賽名單於 95 年 4 月 30 日前公佈於網頁，另以電子郵件通知入圍決賽之學生。 (二)、決賽：於 95 年 5 月 28 日(星期日)舉行，當日下午公佈成績並頒獎。並於 95 年 5 月31 日前公佈於網頁。十三、獎勵： (一)、個人獎項： 1、初賽紀念品：每人於初賽時，可領取初賽紀念品乙份。 2、金牌獎 10 人，銀牌獎 20 人，每人獎狀乙紙，獎品乙份，並獲推荐參加在台灣舉辦的2006 年海峽兩岸力學交流夏令營活動之正選資格。 3、銅牌獎：50 人，每人獎狀乙紙，獎品乙份，並獲參加在台灣舉辦的 2006 年海峽兩岸力學交流夏令營活動備取資格(按決賽成績排序)。 4、優勝獎：其餘入圍且出席決賽者，每人獎狀乙紙，獎品乙份。 (二)、學校團體獎： 1、名額：特優二名、優等四名，每校獎狀乙紙 2、計分方式：統計各校學生所獲獎項及其數量：金牌獎每人十分，銀牌獎每人六分，銅牌獎每人四分，優勝獎每人一分；總計分數最高之學校，獲頒前述獎項。十四、2006 年海峽兩岸力學交流夏令營訂於 95 年 7 月 18-19 日於高雄國立科學工藝博物館舉辦十五、考試注意事項於報名截止後於本活動網頁公佈之。

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2006 全國中學生力學競賽決賽

附件二

指導單位：行政院國家科學委員會

主辦單位：中華民國力學學會科學普及委員會

承辦單位: 國立成功大學、國立科學工藝博物館

協辦單位: 國立台南女中、國立屏東科技大學、國立海洋生物博物館、國立東

華大學、衛理女中、國立台灣大學（應用力學研究所）

競賽時間：中華民國九十五年五月二十八日（星期日）

競賽地點：國立科學工藝博物館南館演講廳

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2006 全國高中生力學競賽決賽活動配當表日期：95 年 5 月 28 日 (週日) 時間工作重點地點負責人員/注意事項 8:00- 8:20 服務員報到工博館南館演講廳陳正治全體服務員 8:30- 9:00 考生報到- 簽到( 身份證字號確認)- 核對身份- 分發名牌工博館南館演講廳 (S112) 名牌書寫決賽座號、准考證號與姓名，依顏色別分五色(一心二聖三多四維五福) 一心: 1-50 號 (瑞然) 二聖: 51-100 號 (文棋) 三多: 101-135 號 (盈儒) 四維: 136-170 號 (李成偉) 五福: 171-200 號 (宗運) 陳正治范成偉簽到服務員*4 人(瑞然、文棋、盈儒、成偉) 引導服務員*4 人(外場*1 宗運、玄關*1 仁豪、演講廳內*2 國文佑慈、播放輕音樂國文) 王珠玲及小萍負責閱卷中心整備備妥文具(紅筆*8、藍筆*8 計算機*3 電腦 *1) 9:00- 9:20 決賽活動說明工博館南館演講廳 (S112) 總幹事：黃主任俊夫陳正治(工博館承辦人) 9:30- 12:00 9:30-9:50 影片播放 10:00-12:00 考試測驗工博館南館演講廳 (S112) No. 001-150 () 工博館南館階梯教室 (S103) No.151-200 9:30-9:50 測驗播放影片 (每題連續播放二次，考生不准進場)考生儘量往前坐觀賞 9:50-10:00 考生各就各位，並分發測驗袋(含材料包試題答案卷) 10:00-12:00 考試開始並叮嚀寫上准考證號 (11:30 前不得離場) 瑞然、文棋、盈儒、成偉: S112 演講廳宗運、仁豪、國文: S103 階梯教室佑慈: 拍照(數位像機)及錄影 (備 D8 及錄影帶*2) 12:00 吹笛子收答案卷至 S108 12:10- 12:50 午餐暨休息時間(自助餐) 工博館南館研習教試(S203):一心教材教具室(S204):二聖第四研討(S205):三多第五研討(S206):四維第六研討室(S207): 五福 12:00-15:00 王珠玲、小萍及許佑慈在 S108 協助考卷批閱後統計分數閱卷委員: 陳正治李輝煌江達雲鄭泗滄蕭飛賓 15:00 前完成閱卷 15:40 前完成績統計 12:50- 趣味科學活南館：拉拉圈瑞然、文棋、盈儒、成偉、宗運、仁豪、

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13:50- 14:40 電影欣賞參觀展示廳北館劇院(B1)： 1-100 號科學開門(4F): 101-201 號 1-100 號直接代去劇院 B1 瑞然、文棋、盈儒、成偉瑞州在北館大廳等候協助101-201 號宗運、仁豪、國文 14:50- 15:40 電影欣賞參觀展示廳北館劇院(B1)： 101-201 號科學開門(4F): 1-100 號 101-201 號去劇院 B1 瑞然、文棋、盈儒、成偉 1-100 往三角大廳，瑞州在北館大廳等候協助 16:00- 16:40 頒獎暨閉幕式工博館南館演講廳 (S112) 陳正治銅牌獎50 名(備獎狀及禮物):瑞然、文棋、盈儒銀排獎20 名(備獎狀及禮物):成偉、宗運金牌獎10 名(備獎狀及禮物): 佑慈優勝獎120 名: 國文仁豪小萍頒獎代表: 陳訓祥(工博館副館長) 吳政忠(力學學會理事長) 胡潛濱(科普委員會主任委員) 黃俊夫(力學競賽總幹事) 李輝煌(力學賽試務委員會主任委員)

2006年全國中學生力學競賽

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告