Category Archives: 教案分享

擺動滑塊曲柄機構之搖搖馬

大家小時候是否都有坐過投幣式的電動搖搖馬呢?,它的機構原理是什麼呢? 我們把這樣的機構稱為連桿裝置,但它其實有分為非常多種,只要是有兩處以樞軸方式互相連接,並產生相互運動,都可以稱為連桿裝置。 這次要介紹的是擺動滑塊曲柄機構,最常見的就是汽缸內的裝置。此途中粉紅色圓形地方為曲柄,半徑為曲柄長度,曲柄轉動時會讓滑塊(紫色方塊)做往復運動,滑塊之單趟路徑為曲柄長度之兩倍,即為直徑。 今天介紹由智高積木製作的搖搖馬,就是將黃色齒輪當成曲柄,曲柄轉動時會讓馬上下做往復運動,使馬能做出如同奔跑的動作。同時也利用連桿裝置讓馬的頭部、尾巴及腳部也能上下移動。 需要材料有下列這些 首先先把底部架起來,讓曲柄有空間轉動 再把擺動滑塊曲柄機構(黃色齒輪)裝上 https://youtu.be/MyrYG6V1SGk 接下來上面的馬形狀可以隨意自行發揮,若要簡單一點,就做個馬的模型即可玩。以大長方架當成身體,中長方架當成頭,五孔當成腳,再裝上尾巴即完成 若想更逼真一點,可在頭部、尾巴、腳上也裝上連桿裝置,就能更有奔跑的感覺了! 來看看製作過程跟成品的影片吧! https://youtu.be/OBtE2ygQwqs

彈力位能轉動能之發條車

相信很多人童年時都有玩過發條車,而發條究竟是什麼機構呢? 我們今天來一探究竟吧! 我們小時候玩的發條車通常是裡面有一個發條彈簧,而上發條的意思,就是讓此彈簧條捲起來,因為鐵片對小孩較危險,所以我們利用橡皮筋來達到一樣的效果。 下圖為賽先生科學工廠賣的發條玩具 來看看成品吧! 首先我們必須準備以下這些材料,當然除了智高積木外,最重要的橡皮筋別忘記了! 它是我們能量的來源! 可以先把車子主體架構拼裝出來,任何樣式都可以,只是車子身體裡夠大放下我們要帶動的齒輪就行。 至於輪子部分,可以依照玩的環境,來決定要用哪一種輪子,才不會造成打滑現象。 這次成品我們利用小齒輪大帶齒輪(可用一組也可用兩組),雖然較慢,但可以比較省力一些。當然也可以反過來裝。 裝上橡皮筋是很重要的一個部分,我們利用三孔積木來讓它固定住,另一邊綁在後輪輪的兩輪中心桿子。 到了國中理化課時,在國八下的力學單元以及國九上的牛頓三大運動定律兩單元裡,我們可以知道能量是守恆的,可以由彈力位能轉換成動能,理論上能量是守恆的,但為什麼在實際操作起來卻不是呢? 原來是因為,在真實的世界裡還有一種很容易消耗掉能量的部分,我們稱為摩擦力,摩擦力產生的能量做負功,簡單來說就是會消耗掉能量,以至於我們不能將所有的彈力位能完整的轉換成動能。 但可以從實驗裡發現,當彈力位能越大,動能就可以越大,這是很明顯可以發現的。接著還可以用牛頓第二運動定律來做實驗唷,當力固定時,質量跟加速度的關係是什麼呢? 歡迎大家跟我們一起來發現這些有趣的物理現象~ 來看看製作過程和最後遊戲時間吧! https://youtu.be/FWKmHGehOnM https://youtu.be/wga7p5HVzyY

簡易重力車

相信大家一定聽過牛頓被蘋果砸到的故事,從這故事我們除了得知被蘋果砸到不會腦震盪外(?),更讓我們得知重力的存在!重力是指具有質量的物體之間相互吸引的力量,也是物體重量的來源,在地球上,地球對地面附近物體的萬有引力賦予了物體的重量,並使物體落向地面。   相信聰明的你一定可以使用智高積木組出多個運用重力原理的模型,但是有時材料不夠充足的情況下,我們該如何製作一個簡單的重力模型呢?這個問題的答案就是我們今天的主角-簡易重力車! 別看它身型嬌小,它不僅完美呈現了重力的原理,在製作時也是有大大的學問喔!現在就讓我們一起來學習如何製作這台簡易重力車吧! ★零件清單 需要準備的材料如上圖,如果你沒有3×13長方框、栓扣鍵或是圓角長條,你也可以使用一般長方框、長結合鍵以及長條代替,變化性可說是相當的高。這邊我們還需要準備最重要的棉線與集線器,讓我們可以將車子與重物結合,變成一台重力車! ★組裝步驟 車體 首先我們先製作車體,將7孔圓角長條與3孔超長條依下圖方式結合,並在3孔超長條後端放上栓扣鍵。 接著我們依序裝上前輪與後輪,請記得後輪的部分必須在軸中間先穿過集線器,再穿過圓角長條並裝上滑輪喔!(請確保滑輪能順利轉動) 現在我們將小滑輪、30mm軸裝在3×13長方框左上角的孔洞。   最後我們將3×13長方框與剛剛3孔超長條的孔洞結合,車體的部分就完成囉!   配重盤 完成車體後,我們就可以來開始製作配重盤了! 首先我們將1/4弧長條圍成一個圓圈,並在對稱的孔洞放上四個短結合鍵(正面與背面)。 接著我們將短結合鍵與五孔圓角扁長條結合,這樣我們就完成配重盤囉! 最後我們將棉線的兩端分別綁在集線器與配重盤,完成車體與配重盤的連接,這樣我們的簡易重力車就完成囉!   ★完成圖 ★玩法介紹 要玩這個重力車,你必須先跟荷包君拿取一些硬幣,並且把它放入配重盤內,(沒錯這是一個課金遊戲!)建議可以放3~4個十塊錢,既有重量又不容易掉落,完成圖如下。   放好硬幣後,將配重盤連同棉線掛在車體的小齒輪上。   最後,我們將車子向後滾,直到配重盤升到最高的位置為止,此時你只要放開手指,重力車就會開始移動囉!(詳見操作影片) ★操作影片 https://www.youtube.com/watch?v=XDP-dJYsh5M&feature=youtu.be ★科學原理 這次我們主要所使用的科學原理便是-「重力」 物體由於地球的吸引而受到的力叫做重力,是萬有引力在地球上的一種表現。重力有三種特性:重力的方向總是向下、物體受到的重力的大小跟物體的質量成正比、重力會隨著緯度改變而改變。而我們常說的重心,其實就是重力在物體上的作用點喔! 本次模型的重力來源即是我們的配重盤,我們賦予配重盤重量(硬幣),並將它上升至最高點,使它產生了一個向下的重力。因此當我們將手放開時,配重盤會掉落,而重力將會拉動棉線讓軸轉動,從而讓重力車開始往移動!   ★結語 我們在製作模型時,往往會為了達成目標而使用了大量的零件,雖然成品能達到應有的效果,但過多的資源反而會使我們在零件短缺時,無法做出相對應的應變措施。因此大家不妨也試著精簡自己的模型,說不定能讓你發現另一個新世界喔!

連發投石機

在電玩遊戲「Besiege」中,玩家可以創造出各種古怪的中世紀攻城機械,以對抗城堡或軍隊。而其中最讓我印象深刻的,莫過於這台可連發的投石機! 這台浮誇的投石機使用兩段斜坡運送彈藥,玩家只需要點擊發射鍵,在第一發彈藥發射出去後,第二發彈藥就會因為重力而自動裝填到位,從而讓我們可以連續發射彈藥,達到驚人的破壞力! 而這麼厲害的投石機,其實我們也可以輕鬆地使用智高積木做出,現在就讓我們發揮創客的精神,一步步地製作出「連發投石機」吧! ★成品展示 ★零件清單 需要準備的材料如上圖,除了常見的長方框與超長條外,我們還需要準備最重要的橡皮筋與關節鍵。橡皮筋作為動力來源,可以提供彈力讓我們製作發射器;而關節鍵則是能讓我們調整擊球點的位置。   ★組裝步驟 底座 首先我們先製作底座,將5×10孔長框與四個3孔超長條結合,並在前方兩個3孔超長條上放上軸扣鍵,完成下半部。 接著我們依照圖示,將超長方框、5孔長條、3孔長條與短結合鍵互相結合完成上半部。   我們將上下半部連接再一起,便完成了投石機的底座! 最後為求穩固,我們再將兩個3孔超長條與底座結合,完成圖如下。 軌道 完成底座後,我們就可以來開始規劃放彈藥的軌道了! 首先我們先15孔長條、5孔長條與短結合鍵以下圖的方式組裝。 接著我們將1/4弧長條、關節鍵與3孔長條側有孔結合,完成後與剛剛的15孔長條結合,完成軌道的部分!   最後我們將軌道與底座結合,整個模型的架構趨近完善了!   發射桿 重頭戲來了,我們要開始製作發射桿!我們先將3孔超長條、5孔長條側有孔、1/4弧長條與軸結合鍵依照下圖方式組裝。 接著使用軸與20T齒輪,將發射桿安裝至投石機上。這邊必須要確認發射桿的位置與軌道相近,避免發射桿無法擊球的窘境喔!   最後我們將橡皮筋穿過發射桿下方,並套在底座的軸扣鍵上,就完成我們的連發投石機啦! ★完成圖 ★延伸創作 你也可以準備馬達、齒輪、電池盒與遙控器,將模型改造成一台可以遙控發射的砲台(如下圖) 此模型用馬達代替彈力,並用齒輪帶動發射桿擊球,能省去手動發射所帶來的疲勞。但也由於是使用齒輪傳遞動力,因此必須確認齒輪彼此嚙合,才步會發生卡彈的狀況喔!   ★操作影片 https://www.youtube.com/watch?v=ccsPUwWI0wU&feature=youtu.be   ★科學原理 這次我們主要所使用的科學原理便是-「彈力」與「斜面」 彈力是指彈性物質發生形變後,恢復原狀所產生的力量,例如我們將橡皮筋扭轉,手放開後橡皮筋將會自己恢復成原本的樣子。在這台投石機中我們將橡皮筋套在發射桿,當我們撥動發射桿時,橡皮筋會形變並產生彈力,並在我們放手時釋放彈力將球打擊出去。 斜面是一種傾斜的平面,可用來升高或降低物體,達到省力的效果,例如車輛行駛的斜坡便是運用斜面原理,使得行駛的車輛可以安全緩慢地上下山。而我們將斜面運用在彈藥夾上,讓球會因為下滑力自動裝填到發射桿上,從而達成連續發射的效果!   ★結語 雖然投石機是一個非常簡單的模型,但我們透過增加斜面的方式,賦予了投石機新的功能,也讓兩個簡單機械巧妙地融合再一起。大家在創作新模型時,不仿也思考如何從現有的模型做改善或是與不同的科學原理融合,或許你也能達到意想不到的效果喔!        

傑出的一”手”

人類之所以能被稱為萬物之靈,最大的原因在於我們擁有一雙靈巧的手,讓我們擁有創作的能力,另外,舉凡日常生活中大大小小的瑣事都必須仰賴我們的雙手達成。今天讓我們用智高積木組裝出手的骨骼,探索手的奧妙之處吧! 在製作手的骨架前,我們要先了解手部骨骼的簡易構造,手的指骨由遠而近分別為遠端指骨、中間指骨、遠端指骨,而手掌內的骨頭則稱為第五掌骨。 另外從下圖中我們可以觀察到大姆哥(?)是唯一一個沒有中間指骨的指頭,所以我們的大拇哥只有2個指節。而讓手部骨架看起來逼真的關鍵在於’’相對長度’’,現在讓我們來比較五隻手指的長度吧,首先手指長度排行榜第一名的是我們的中三娘(中指),而二姆弟(食指)與四小弟(無名指)的長度十分接近,並列第二名,第三名是則我們最可愛的小妞妞(小拇指),最後第四名當然就是我們的大姆哥囉! 下圖是手部模型中手指會使用到的零件種類,為了呈現出不同長度的指頭,我們需要使用不同長度的條來搭配,再來則是關節鍵,沒有了關節鍵你的手就會沒辦法自由活動哦。 首先我們要先來製作手指,將不同長度的條與關節鍵互相搭配,可以讓各指頭的長度符合實際手指的長度: 大拇指: 食指與無名指: 中指: 小拇指: 全部做完擺好之後如下,有沒有很像一隻手了呢? 接著我們要來製作掌骨,除了大拇指外的四支掌骨製作方式皆相同,如下圖,請特別注意不要與指骨搞混哦~ 再來要製作腕骨,首先將下圖的零件結合 加上尺骨與橈骨: 之後在腕骨上方裝入五孔長條與單向轉接鍵,以便插入掌骨: 最後再依下圖裝上先前做好的指骨與掌骨,一隻手的骨架模型就完成囉,有沒有很像呢! 因為裝有關節,所以只要調整角度就可以做出大部分的手部動作哦,像是勝利姿勢。 握拳姿勢 甚至還能抓取東西呢! 看來手真的可以幫我們做到許多的方便的事呢,有空的話不妨自己動手試試看做出一隻手來給辛苦工作的手一個大大的讚吧!!

升級版機械手臂-轉動開合

升級版轉動開合機械手臂是由彈力懶人夾改造的,因為希望能讓手臂自動化,但馬達對於彈力控制不容易,較容易做旋轉運動,因此進行了改造,讓手臂的控制以旋轉控制開合。 先來欣賞一下南投縣僑興國小學生上課的成果照片。 下圖為轉動式開合的機械手臂。 下圖為轉動式開合的機械手臂加上馬達控制,可以自動開合。 下圖為轉動式開合的機械手臂完成的樣子。 先介紹製作方式: 步驟1- 步驟2- 步驟3- 步驟4- 步驟5- 步驟6- 步驟7- 步驟8- 步驟9- 步驟10- 步驟11- 步驟12- 步驟13- 步驟14- 步驟15- 步驟16- 步驟17- 步驟18- 接上馬達後運轉的影片

陀螺的秘密

「戰鬥吧!陀螺」這句口號是否有點耳熟呢?戰鬥陀螺一直是小朋友界的潮流聖品。 講到戰鬥陀螺,當然也要好好的介紹一下傳統的陀螺。最早在北魏時就有陀螺的蹤跡了,而宋朝時陀螺是宮女們的玩具,還有一個美麗的名字叫「千千」。 到了明朝才真正有「陀螺」這個名詞出現。但經時代的演變,科技的改良,演變出許多各式各樣的形式與玩法。 今天就來運用智高的積木也做一個陀螺吧! 陀螺凱西號 陀螺凱西號,是不是也像戰鬥陀螺一樣,層層堆疊而成呢! 它的構造主要分為陀螺體(所有的齒輪)與軸心(傳動軸),陀螺體在軸心周圍重量越平均,則陀螺轉動則會越平衡。 當陀螺在轉動時,包含了許多物理原理在裡面喔!陀螺進行圓周運動,能量轉換的過程之中,有哪些影響陀螺轉動的因素呢? 我們利用實驗來一起找出陀螺轉得久的秘密吧 😎 組裝步驟 陀螺所需零件:智高60T齒輪x1、智高40T齒輪x1、智高20T齒輪x1及智高70mm II軸x1 (1)首先將智高70mm II軸裝上一顆20T齒輪 注意:請由離斷差較逺的那一端裝入喔! (2)接著把40T齒輪裝入70mm II軸 (3)最後裝上60T齒輪就完成了! 試著讓它旋轉、跳躍吧!   終於要來揭開陀螺的秘密了,撒花、轉圈 😆  😆  陀螺的秘密一:重心 以下圖片中,有發現這三個陀螺不同之處嗎? 陀螺體分別在軸上方、中間及下方的位置。 難到陀螺體的在軸高度不同就是陀螺的秘密嗎?別懷疑,陀螺體位置的差別,讓這三個陀螺的重心也皆不同了! 實驗一下找出哪一個陀螺轉動最久?答案就在下方的影片中喔! 陀螺的秘密二:轉速 好想要一個戰鬥陀螺喔 😳 別擔心,製作一個發射器很簡單!只需要一個長方框和棉線。 接著將陀螺裝到發射器上,把棉線繞在軸上。 神奇的事情發生了 !傳統陀螺變身為戰鬥陀螺凱西號。來一場決對吧!!! 別忘了~找出陀螺的轉速,影響陀螺轉動時間長短的秘密喔! 揭開陀螺重心的秘密   將陀螺穿上新衣,立即變身另一個科學小玩具喔 💡 牛頓彩色盤 先在紙上畫一個圓,接著把圖分七等分,分別塗上紅、橙、黃、綠、藍、靛以及紫色,把彩色圓盤剪下來貼在60T齒輪。 大功告成了~ 陀螺萬花筒 同樣的在紙卡上畫一個圓,這次試著在圓盤上畫喜愛的圖案,重覆之前的步驟,把彩色圓盤剪下來貼在60T齒輪。 一起來試試看轉動它們,會有什麼意想不到的驚喜呢 😎  😎  😎 有發現到經由眼睛看到的彩色圓盤,居然變成白色的! 而陀螺萬花筒的圖案也動起來了。 這兩個小驚喜,都有著大大的科學知識。 下一篇再與大家來分享牛頓彩色盤的秘密,請大家敬請期待 ➡ … Read More »

動力腳踏車之連桿機構

今天我們學會連桿機構後,利用這原理來做一台屬於自己的動力腳踏車囉~ 來看看大家都好有創意,做出各種不同的腳踏車單人騎乘簡單版 腳踏車大亂鬥 協力車版,細膩的製作出膝蓋彎曲的樣子 最後來看看騎車的時候,騎乘的人膝蓋怎麼彎曲的唷