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2015年4月30日 星期四

齒輪風車

一. 單元名稱：齒輪風車
二. 器材：
圓形紙1張、可彎曲吸管一支、牙籤、膠帶
三. 原理：
    當我們在摩擦吸管時，可以產生振動，使得風車因為其牙籤軸並不對準重心而產生力矩，進而使風車轉動。
四、做法：
1、   將紙片剪成一圓形狀，在劃上輻射狀的線條，並再中心挖一小洞即可。
2、   將牙籤及吸管如圖所示固定。
3、   用紙片套在牙籤上，即可完成。
 
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製作潛水艇～浮力1

內        容：利用保特瓶製作簡易潛水艇        適合對象：國小以上學生﹑一般民眾
主要概念：浮力的性質﹑重心的設計            主要技術：壓艙物、進水孔的設計
旨        趣：藉由製作與競賽﹐親身體驗重心在生活科技上的巧妙運用。引發學員對科技之興趣﹐培養思考﹑創作﹑製作和解決問題能力
設備材料：保特瓶、錢幣、軟管、三通接頭、注射針筒、透明水缸、打氣筒。
原        理：
利用保特瓶潛水艇模型，演示潛水艇應用浮力原理控制上浮下沉的方法。
  1. 物體浮沉的原理：物體放在液體中時
    若所受的浮力＞物體的重量，則物體浮在液體上。
    若所受的浮力＞物體的重量，則物體浮在液體上。
  2. 潛水艇底部為一大儲水艙及一個高壓儲氣艙：
    當將儲氣艙內的空氣排入儲水艙，高壓的空氣將儲水艙的水
    排出潛水艇，則潛水艇重量減少而上浮。
    當將儲水艙內的空氣吸入儲氣艙，儲水艙內的壓力減少，海
    水流入儲水艙內，則潛水艇重量增加而下沉。
操作過程：
潛水艇製作(參考用)
取300毫升的保特瓶，前、後各挖一小孔，作為海水的進出孔。
取錢幣膠帶用繫於保特瓶上，作為穩固艇身的功用。
將潛水艇置入水中，調整錢幣數量位置，使之能保持平衡，不致前後傾斜。
小孔的對面另挖一小孔，插上吸管，接上軟管，再接三通開關及注射筒即成。

潛水艇出巡
準備一裝水的透明水槽，將潛水艇置於水槽內，此時潛水艇所受浮力大於重量故潛水艇浮在水面上。
利用注射針頭和三通開關抽氣，則保特瓶內氣體壓力減少，水由小孔進入保特瓶內並變為紅色。
重複抽氣，則保特瓶內水愈多，潛水艇緩緩下沉。
當潛水艇浮於水中時，潛水艇所受的浮力恰等於潛水艇的重量。

若再抽氣，則潛水艇沉入槽底，潛水艇所受的浮力小於潛水艇的重量
利用打氣筒和三通開關打氣，則保特瓶內氣體壓力增加，水由小孔排出保特瓶內，並緩緩上升。
注意安全：水滑小心摔倒
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挑戰重力場2～平衡

內        容：挑戰重力場—凌空鋼索﹑步步高陞
旨        趣：藉由製作與競賽﹐親身體驗重心在生活科技上的巧妙運用。引發學員對科技之興趣﹐培養思考﹑創作﹑製作和解決問題能力。
適合對象：國小以上學生﹑一般民眾           主要概念：重心﹑轉動力矩
主要技術：不倒翁的體認﹑紙黏土的性質
設備材料：步步高陞DIY [竹筷數把﹑基座(用過的乾電池)﹑橡皮筋1包﹑布尺1卷]﹑紙黏土鋼索人DIY(鐵絲.紙黏土.鐵鎚.木棍)
原         理：
  • 凌空鋼索平衡與鋼索人看起來只有一點支撐右側所有重物，事實上由於重錘位置﹐使得重心就在支點下方﹐所以很容易達到保持平衡。
  • 步步高陞讓主體重心儘量低於支撐點，而達到極高的平衡穩定性。只要抓住疊高的筷子左右相間儘量對稱，重心儘量低兩個關鍵，則破記錄舉手可得。
操作過程：
  • 紙黏土鋼索人
  1. 按照凌空鋼索組圖示架設﹐成功達到平衡
  2. 如圖，利用鐵絲構成鋼索人骨架。
  3. 將紙黏土黏在適當的地方。
  4. 將紙黏土鋼索人放到鐵架支柱頂端﹐試驗平衡穩定性。 乾電池基座
  • 步步高陞
  1. 用乾電池筷子組成基座﹐
  2. 再用筷子與橡皮筋組成步步高陞主體﹐
  3. 主體放在基座上﹐兩者只能有一支筷子接觸支架﹐而且接觸點不能綁住﹑
  4. 所有筷子不能碰到桌面平衡至少維持5秒鐘才算成功
注意安全：注意鐵鎚落地砸傷人
記錄表自行測量由桌面量起﹐以公分為單位：
步步高升由桌面量起
記錄一記錄二記錄三記錄四記錄五
　　　　　
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挑戰重力場1～重心

內        容：挑戰重力場—球上滾魔術﹑球上滾迷你模型製作
旨        趣：
藉由製作與競賽﹐親身體驗重心在生活科技上的巧妙運用。引發學員對科技之興趣﹐培養思考﹑創作﹑製作和解決問題能力。
適合對象：國小以上學生﹑一般民眾               主要概念：重心
主要技術：不倒翁的體認﹑剪貼功夫
設備材料：
球上滾魔術(鉛筆兩支﹑紙卡數張﹑乒乓球一顆)﹑球上滾迷你模型
製作DIY (月曆紙﹑紙板)﹑球上滾木製模型三座
原       理：
從側面來看，軌道是愈來愈高。所以，物體看起來似乎是上升的。
但是若順著軌道的方向看過去，你會發現球，事實上是逐漸下降。
也就是說重心是愈來愈低。
操作過程
  1. 觀察球上滾魔術示範
  2. 觀察並操作木製球上滾示範模型組
  3. 討論後發表解釋原理
  4. 領球上滾DIY(含製作說明)製作
製作方法說明：
(1)錐形球：
  1. 如圖一，畫一個5cm的圓形，並剪下。
  2. 如圖二，將此圓對半剪開。
  3. 如圖三，將此二半圓分別捲成兩個圓錐，並用膠帶連接。
  4. 將此二圓錐用膠帶從底部連接，如圖四。
(2)軌道：軌道之大小是配合錐形球而設計
  1. 在厚紙板上劃下如圖五之圖形，並剪下來。
  2. 將A、B兩部份沿線折起，如圖六。側面看起來則如圖七。
（ps：以上圖形僅提供數據，並未按比例。）
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