#1238RR-CN

#1238RR 143 件/組

7+

發明是可以學習的

INVENTING CAN BE LEARNED

20

堂

實作課程

發明 是可以學習的 Gigo 智高 Learning Lab 學習實驗室全系列包含個人包裝及學校包裝，特點如下： 1. 課程以積木為主軸，每堂課都有積木組裝創作。 2. 跳脫傳統教學架構，遊戲競賽中學習創新。 3. 天生我才必有用，兼顧個人學習與團隊分組合作。 4. 課程由淺入深，涵蓋各國生活科學課綱，並與日常生活應用結合。 5. 用積木做實驗，零件可重覆使用，省時省力。

我們希望小朋友透過動手玩積木的過程中，快樂地學習科學知識，培養正確的學習態度及解 決問題的能力，更能將這些知識活用，進而學習創新的技巧與能力。

1

目

錄

前言

1

第 10 課 專題製作 (2)

39

目錄

2

第 11 課 帶球跑氣墊船

41

零件清單

3

第 12 課 吸塵器

45

第 1 課 電風扇

5

第 13 課 龍捲風吸塵器

49

第 2 課 氣動車

9

第 14 課 樂透機

53

第 3 課 舉球機

13

第 15 課 專題製作 (3)

57

第 4 課 帶球上樓

17

第 16 課 篩殼機

59

第 5 課 專題製作 (1)

21

第 17 課 吹落葉機

63

第 6 課 投籃機

23

第 18 課 千斤頂

67

第 7 課 龍捲風塔

27

第 19 課 跳圈圈

73

第 8 課 冰壺

31

第 20 課 專題製作 (4)

77

第 9 課 旋轉海鷗

35

2

零件清單

3

1

2

3

4

5

6

7

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8

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22

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41

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44

45

46

47

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x1

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x1

x1

x1

x1

x1

清單：找零件 - 檢查 - 核對 序號

品號

零件名稱

數量

序號

零件名稱

品號

數量

C-OD23mm滑輪

7344-W10-N3S1

2

1

B-扳手

7061-W10-B1Y

1

25

2

C-8×12底盤

7125-W10-A1SK

1

26

C-OD33mm滑輪

7344-W10-N2S1

2

3

C-5×13孔超長方框

7061-W10-U1W

1

27

C-OD53mm滑輪

7344-W10-N1S1

2

4

C-關節鍵

7061-W85-F1W

6

28

C-單線軸馬達

7366-W85-C

1

5

C-30mmⅡ軸

7413-W10-N1D

2

29

C-鼓風機馬達

7366-W85-A

1

6

C-100mmⅡ軸

7413-W10-L2D

2

30

C-4.5V單孔開關電池座Ⅱ

7363-W85-H1

7

C-筒身塑膠片

K41#7366-1

1

C-3V/4.5V雙用電池蓋Ⅱ

7363-W10-H3Y

8

C-3孔長條

7026-W10-Q2W

4

31

C-海綿螺旋槳

7366-W85-B

1

9

C-3孔超長條

7413-W10-Y1W

4

32

C-濾網蓋

7366-W10-D4Y

1

10

C-5孔長條

7413-W10-K2W

4

33

C-110度彎管

7366-W10-E1Y

1

C-5孔超長條

7413-W10-X1W

4

34

C-管接頭

7366-W10-E2Y

1

12

C-11孔長條

7413-W10-P1W

4

35

C-出風管

7366-W10-D6Y

1

11

2

13

C-15孔超長條

7413-W10-Z1W

4

36

C-管蓋

7366-W10-D3Y

1

14

C-3孔1/4弧長條

7061-W10-V1W

6

37

C-氣槍筒

7366-W10-B5Y

1

15

C-5×5孔正方框

7413-W10-Q1W

4

38

C-氣口蓋

7366-W10-B4Y

1

16

C-5×10孔長方框

7413-W10-I1W

4

39

C-筒身蓋

7366-W10-D2Y

1

C-5×15孔長方框

7413-W10-J1W

4

40

C-150mm粗圓管

7366-W16-E1

1 1

17 18

C-長結合鍵

7061-W10-C1R

20

41

C-方形出氣口

7366-W10-B3Y

19

B-短結合鍵

7344-W10-C2D

20

42

C-氣墊船身

K22-04

1

20

C-軸轉接器

7026-W10-L2W

2

43

C-寶特瓶結合器

7362-W10-G1Y

1

21

C-20mm軸扣鍵

7413-W10-T1B

5

44

C-570mm利利安線

R39#7366

1

C-自轉軸鍵

7026-W10-H1O

5

45

C-2000mm特多龍線

R39-W85-200

1

23

C-二合一結合鍵

7061-W10-G1W

6

46

C-10mm保麗龍球

K30#7366-1

1

24

C-70mm橡皮筋

R10-02

2

47

C-40mm保麗龍球

K30#7366-2

1

22

本產品不包含電池，請自備 3 號電池× 6 顆 因內含重要訊息，請將說明書妥善保管。

組裝技巧:

這裡有幾點組裝模型的小技巧，請在組裝模型之前仔細地閱讀一遍。 X《錯誤》未留空隙

A. 留意組裝長方架與齒輪的間距：

B. 扳手：

C. 齒輪組：

用傳動軸把齒輪安裝在長方框上時一定要讓齒輪、滑 輪、渦輪、鍊輪、凸輪、曲桿等所有智高可做力學傳 動的零件與長方框之間保持適當的距離 ( 約 1 mm)， 這樣才能將摩擦減到最低而動力的傳輸效率提昇到最 高 ( 如上圖所示 )。此外，傳動軸的凸緣必須墊後以 免齒輪掉落。

當你想要將你的模型分解開來時，可使用扳 手。操作扳手時，使用扳手的 A 端來拔除紅 色結合鍵；想要拆除自轉軸鍵時，你也可以 使用扳手的 B 端面來撬出自轉軸鍵。

在模型建置中你常可以看到幾個齒輪組裝成 一排，為了讓模型可以順暢的運作，你必須 將齒輪嚙合得很好，否則就無法讓一個齒輪 傳動的力量帶入到下一個齒輪。

如何放入電池： 1

更多組裝小技巧，請參考

O《正確》有留空隙

將 3V/4.5V 雙用電池蓋 2 斜插入二邊的凹槽

往下用力壓扣緊 3 ( 請小心不要夾到手 )

如何取出電池： 將 4.5V 單孔開關電池座放置在 桌面上，扳手 B 側往下用力壓 到底 ( 鬆開勾扣 )

放置桌面上

4

電 風 扇

1

科學 應用

風的製造

七月是學生們最喜歡的月份，因為是暑假的開始， 但同時也是台灣最熱的月份，因此如何避暑涼快便 是夏天的一大挑戰。 而電風扇便是最常使用的避暑家電，電風扇透過電 力讓馬達轉動扇葉來產生氣流，此時靠近扇葉邊緣 的空氣因流速快、氣體壓力小，空氣因而向電風扇 邊緣外流動；另一方面，電扇後方的空氣因氣流壓 力關係而被吸引至扇葉，並持續補充空氣至扇葉， 最終形成一股推進氣流向前吹風。電風扇就是透過簡單的風力原理來產生風。 小朋友，下次試著到電風扇後方感受一下，可以感覺到有股吸力，不過小心別把 頭髮吸進去了。

生活應用

傳統電風扇的扇葉總是暗藏著許多危險， 例如捲入頭髮或手指等，因此在 2009 年英 國發明了無葉風扇，這種電風扇沒有扇葉，只有 一個圓形的洞，卻能吹出強而有力的風，不僅方便清潔又 安全。運作時基座內的馬達會先吸入空氣，再把這些空氣向 上推升到圓環內；根據伯努利定律，這些氣流會在圓環中間產生較低的 氣壓，因而帶動圓環周圍的空氣一起流入，朝著圓環前方吹，產生的風反 而比由扇葉轉動而產生的風更加柔順。

想想看

生活中有哪些簡單的方法可以製造風？

5

零件清單 2

12

14

16

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28

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1

×2

2

3

6

電 風 扇

1

4 5

完成

圖

模型操作影片

7

動 手驗 玩實

做做看，分別嘗試將電池的開關左右開啟，觀察風向的變化。

動手 玩 創意

試試看，改造模型，讓電風扇變成簡易型手持電風扇。

評 自我 Smart Manual 網頁版

量

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

8

2

氣 動 車

科學 應用

空氣動力

週末 Gigi 跟爸爸一起參觀一場汽車發展史 回顧 展 覽，Gigi 從小最喜 歡的玩 具就是車 子，Gigi 很期待看到有趣的古董車。 一走進 展覽場，Gigi 就像獵 人尋找獵物般 東張西望，但是一台古董汽車都沒看到，只 看到展場的牆上掛滿了老照片。Gigi 有點失 望，但爸爸要 Gigi 不要急，仔細看看牆上的 照片，這裡每一張照片都很珍貴，都是歷史的記錄。 大家都認為飛機才會裝螺旋槳，我們來看看人類歷史上的螺旋槳還有什麼應 用。爸爸指著牆上一張照片對 Gigi 說，你看這是實驗性螺旋槳單軌車，用螺 旋槳推動倒掛在單軌上的汽車，當時可是一個創新的發明想法。Gigi 感到很 震驚，原來古人就已經嘗試製作氣動車。

生活應用

在半世紀之前，已經有汽車廠商研究製成螺 旋槳氣動車。螺旋槳車在車子後方裝配螺旋 槳，推動氣體向後快速流動形成一股作用力，此時

空氣會產生反作用力推動車子向前跑。但這衝力卻會衝擊 後方來車或行人，因此不適合做為交通工具。

想想看

走在路上被風吹的感覺是怎麼樣呢？順風行走跟逆風行走有什 麼差異呢？

9

零件清單 5

9

11

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1

30m

m

2

3

×2 30m

m

10

2

氣 動 車 4

5

完成

11

圖

模型操作影片

動 手驗 玩實

做做看，如何讓你的氣動車跑得更快。

動手 玩 創意

試試看，將氣動車模型改造成不同的造型 ( 如：賽車 )。

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量

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

12

3

舉 球 機

科學 應用

空氣浮力

全世界最大的球就是熱氣球，而充滿熱氣球的舉球機則是燃燒器。燃燒器對 著熱氣球內的空氣加熱，使得熱氣球內充滿了熱空氣，在體積不變的情況下， 溫度上升則密度變小，因此球內熱空氣比球外冷空氣較輕，產生空氣浮力，而 當熱氣球的空氣浮力大於載重便會升空。 熱氣 球是中國 人發明的，稱 為天 燈 或孔明燈。 於 1872 年，紙 張 製 造 商 約 瑟 夫．蒙 戈 費 爾 (Joseph-Michel Montgolfier) 兄 弟再 次 發 明 現在 所認識的熱氣 球。但一開始熱氣 球並不穩 定，舉球機無法提供穩定的空氣浮力，而約瑟夫．蒙戈費爾兄弟終於在隔年改 良熱氣球，完成世界上第一次載人的空中航行。 舉球機之所以能讓物品漂浮是藉由空氣浮力原理，想想看，生活中還有什麼 浮力的應用呢？

生活應用

開心臟或胸腔手術的病人，因術後肺部無 法正常咳嗽及深呼吸，會被要求進行肺容 量訓練器練習，以幫助擴大肺活量及排出痰液。

練習吸氣時，小球上方開口處因氣體流動使壓力變小， 球就靠壓力差造成的浮力，由下方推升到頂而吸起左端的第一顆球， 若能再將右邊球吸到頂，跟舉球機一樣，將球全部舉上去，那麼呼吸 功能就正常了。

想想看

人類常希望可以飛上天空，有什麼方法可以飛起來？

13

零件清單 4

8

10

13

15

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x2

x1

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29

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2 1

3

4

14

3

舉 球 機 5

6

完成

圖

模型操作影片

15

動 手驗 玩實

做做看，改變斜坡的角度，在不同角度時，球落下是否都能成功 被舉起？

試試看，如果不斷有新的球滾下來，舉球機的作動會有什麼 改變？

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量

動手 玩 創意

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

16

4

帶 球 上 樓

科學 應用

氣流昇力

Gogo 做完功課想找爺爺聊天，爺爺在客廳 看棒球大聯盟轉播，正巧講評員評論著上場 投手的上升快速球是多麼犀利，於是 Gogo 告訴爺爺，這個上升快速球的原理他也懂， 就是學校剛教過的伯努力定律 (Bernoulli’s Principle)。 爺爺搖搖頭對 Gogo 說：「投手投出往上旋轉的快速球，其球體上方氣流被球 面順勢快速旋轉，使氣流流速加快，反觀通過球體下方的氣流因逆轉使氣流 流速減慢，利用球體上下方的氣流壓力差來產生升力，達到快速上升的效果。 這種快速旋轉形成的升力，叫做馬格納斯效應 (Magnus Effect)。」 小朋友，馬格納斯效應跟伯努力定律都是有關氣流的理論，你能分辨兩者的差 別嗎？ 氣流昇力

生活應用

氣流昇力，就是指空氣中氣流的使物體 上升的力，也就是向上的力大於向下的力， 其合力可以使物體上升。當鼓風機吹向保麗龍

球並水平向上牽引時，自然會讓球產生一個向上的升力，又 由於保麗龍球非常輕，其向下的重力小於所造成的升力，因此鼓風機的 水平向上牽引保麗龍球時，所帶動的氣流昇力能夠帶球上樓。

想想看

生活中有很多跟氣流昇力有關的現象，你能舉出幾個呢？

17

零件清單 15

16

17

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38

47

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1 2

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18

4

帶 球 上 樓

5 6

完成

圖

模型操作影片

19

動 手驗 玩實

做做看，你花多久時間把球成功提到最上層？

動手 玩 創意

試試看，集結同伴加高階梯，看看球能爬多高？

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量

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

20

5

專題製作 1

利用學過的模型跟原理，做出一台利用空氣動力推動的腳踏車。

模型 回顧

21

1. 電風扇

2. 氣動車

3. 舉球機

4. 帶球上樓

設計 規劃

我的作品照

評 自我

量

1

2

模型設計

模型創作

3 競賽獲勝

22

6

投 籃 機

科學 應用

噴射氣流

Gogo 今天特別開心，因為爺爺要帶他去遊樂場玩。 Gogo 首先與爺爺玩了他最愛的投籃機，兩人使勁全 力將球投入籃框，最終平手不分勝負，卻玩得大呼過 癮。這時在遊樂園另一端，Gogo 看到許多人把耳朵 摀起來，於是 Gogo 好奇的前去觀看，原來是一場砲 彈飛人秀。 在主持人倒數計時完畢後，現場突然響起爆炸聲，只 見一位砲彈超人從炮口隨濃煙噴射而出，投射到遠處 的空氣墊，立刻獲得如雷掌聲。 爺爺問 Gogo 這是怎麼運作的，Gogo 回答說：「大家以為砲管內裝有炸藥，其 實並非如此，這只是運用高壓氣體產生噴射氣流，迅速將人投射出去罷了。」 爺爺聽完後馬上說：「要是我的投籃機也有噴射氣流，就一定會贏你了呢！」兩 人哄堂大笑，度過了愉快的一天。

生活應用

圍繞著地球的高空中有數條強而窄的高速 氣流帶，這是大自然的大氣環流。噴射氣流

也可以是人造的，雖然規模較小，但也威力十足。例如噴 射飛機的引擎就利用噴射氣流的反作用力產生前進的動力，使得噴射飛 機飛的比螺旋槳飛機快上許多。

想想看

生活中有哪些利用噴射氣流的機構呢？

23

零件清單 2

4

12

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24

6

投 籃 機

5

6

完成

圖

模型操作影片

25

動 手驗 玩實

做做看，你可以在十球中投進幾球呢？

第一球

第二球

第三球

第四球

第五球

第六球

第七球

第八球

第九球

第十球

動手 玩 創意

試試看，有什麼辦法可以提高投球的命中率呢？

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量

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

26

7

龍 捲 風 塔

科學 應用

觀測氣流

今天的社會課非常特別，老師為了讓大家 了解保護地球環境的重要，特地租了一部 氣候災難電影，希望大家能理解氣候反撲 人類的可怕。 Gogo 與 Gigi 看到電影上出現一 個巨大 龍捲風，可怕的威力連房屋都能吹起，讓 大家尖叫連連。老師解釋說：「龍捲風是一個強烈的氣候現象，當冷空氣穿過 熱空氣時，因為熱空氣體積較大、密度較小，導致熱空氣急速上升，而當不斷 的有新的空氣進來時，會使熱空氣不停上升形成上升氣流，最終形成一個強 烈的風柱不停旋轉著。」 看到了氣候災難的可怕後，Gogo 與 Gigi 決定開始節能減碳，為地球的永續 發展盡一份心力。

生活應用

當啟動龍捲風塔的馬達時，螺旋槳會進行圓 周運動，捲動四周空氣形成漩渦現象。由於 空氣看不到，如適度於螺旋槳中心垂直外掛

一條輔助軟線，則此輔助軟線會隨著空氣漩渦而打轉，這 樣我們就很輕易觀察到空氣的漩渦現象。龍捲風一種相當猛烈的漩渦現 象，通常認為旺盛的上升氣流是龍捲風產生的必要條件，但在現今研究中， 龍捲風依然存在著很多未知的問題。

想想看

有什麼方式可以發現風或是空氣的存在呢？

27

零件清單 9

11

13

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21

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44

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3

×3 4

5 1 2

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7

龍 捲 風 塔 完成

6

圖

1

2

模型操作影片

29

動 手驗 玩實

做做看，改變繩子的長度，觀察會有什麼變化。

試試看，在繩子上加一些亮片或是紙張等裝飾品，會有怎樣 的效果呢？

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量

動手 玩 創意

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

30

8

冰 壺

科學 應用

氣體作用力

四年一次的奧運大賽開始了，Gigi 興高采烈地 打開電視準備看運動員們大展身手，然而電視 上最出現一個 Gigi 從沒看過的比賽－冰壺， 讓 Gigi 很不瞭解冰壺的比賽內容。 於是 Gigi 好奇地問媽媽什麼是冰壺，媽媽說： 「冰壺是一 個團隊運 動，不要以為只是刷地 板很簡單，事實上，因為冰壺的賽道不是平的，因此冰面上的摩擦力會影響球的行 進速度，而運動員們透過冰壺刷摩擦冰面來減少冰面所產生的摩擦力，使冰壺滑 行更長的距離，同時由於摩擦冰後，冰面會出現顆粒狀冰沙，可以改變冰壺原先運 行的軌跡，從而達到撞擊敵方冰壺、讓己方冰壺到達指定圓圈的目的以獲得勝利」 。 Gigi 聽完後覺得非常有趣，心裡想著，是不是也可以用氣體減少摩擦力呢？

生活應用

沙狐球是一個相當類似冰壺的運動，但不同 於冰壺，沙狐球的賽道表面非常光滑，因此賽 道產生的摩擦力非常小，讓沙狐球不需耗費過多的

力氣就能遊玩。 特別的是沙狐球有桌上型版本，只需要一個光滑的桌面，玩家就可以用 手輕鬆遊玩。

想想看

生活中還有哪些減少摩擦力使物體運作的例子呢？

31

零件清單

1

12

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23

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×2 2

3

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8

冰 壺

5 4

6

完成

圖

模型操作影片

33

動 手驗 玩實

分別在平滑的地面與凹凸不平的地面 ( 如操場 ) 遊玩冰壺，記 錄在不同環境下，冰壺的作動狀況。

動手 玩 創意

試試看，有什麼方法可以讓冰壺滑的更遠？

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量

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

34

9

旋 轉 海 鷗

科學 應用

空氣反作用力

Gigi 有一台很精緻的直升機模型，Gigi 很喜 歡它。 有一天 Gogo 到 Gigi 家玩，Gigi 拿出直升機 炫 耀，Gogo 非常羨慕，但他也好 奇地問，直 升機是如何旋轉轉向的呢？ Gigi 說：「牛頓第三定律告訴我們＂相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用 力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上＂。所以當直升機驅動旋翼旋轉 要產生氣流時，氣流也必然會對直升機產生一個反作用力矩，而如果只有一個旋 翼，沒有其他措施，直升機便會進入＂不由自主＂的旋轉。因此直升機的機尾安裝 了一個垂直旋轉的小旋翼，稱作尾槳，尾槳會產生推力與拉力來抵銷反作用力矩， 直升機就是透過控制尾槳達到轉向的目的」。 小朋友，你有仔細觀察過直升機的構造嗎？

生活應用

我們在吹氣球時，若不小心將氣球放開，氣 球會洩氣開始亂飛，其實這也是利用反作用力 的原理。充滿空氣的氣球，內部一定充滿壓力，因此

當你將氣球放開，氣球的空氣便會被壓力擠出來，被擠出來 的空氣會撞擊到氣球外面的大氣，而大氣就會反施力給球內的空氣，因 此氣球便會亂飛。

想想看

生活中還有哪些反作用力原理的應用呢？

35

零件清單 2

9

10

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36

9

旋 轉 海 鷗

5

開關 6

完成

圖

7

37

模型操作影片

動 手驗 玩實

做做看，如何降低海鷗旋轉的幅度？例如：調整線長

動手 玩 創意

改變模型的造型，設計不同動物的模型（例如：老鷹）。

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量

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

38

10 專 題 製 作 2 請利用學過的模型跟原理，設計一個利用氣流帶動並會旋轉的車 子模型。

39

6. 投籃機

7. 龍捲風塔

8. 冰壺

9. 旋轉海鷗

模型 回顧

設計 規劃

我的作品照

評 自我

量

1

2

模型設計

模型創作

3 競賽獲勝

40

11 帶 球 跑 氣 墊 船

科學 應用

伯努力定律

今天校外教學，老師帶大家去遊樂園玩。 全班搭乘遊 覽車到遊 樂園，一到門口大家 就 鳥獸 散，急著衝 到 各 個 遊 樂 設 施 排 隊。 Gogo 昨天就查到遊樂園新推出的「太空漂 浮」很受歡迎，還聽說運用到了學校教過的 伯努力定律，因此一進去就先衝去玩太空漂 浮。 輪 到 Gogo 時，遊 樂 園 的 服 務 人 員 先 幫 Gogo 穿 戴 防 護 配 備，就 定位 後，一 個 垂 直 風 動 機 持 續 地 向上吹 送 強 風， Gogo 的身體被強風支撐著，身體離開地面好像漂浮在半空中，是一種相當特 別的體驗。 Gogo 回家後，逢人就推薦這個有趣的遊樂設施，直說下次還要再去玩。

生活應用

吹風機朝上對著乒乓球吹，球會停留在空 中，不會掉落下來。球為什麼能停留在空中 呢？其實是運用了伯努力定律，因為從吹風機的

管口吹出來的氣流速度比周圍的空氣流動快，所以壓力 也比周圍小，因此乒乓球就會被周圍較大的壓力包住而無法逃脫，而 球的重量和氣流所產生的浮力相互平衡，所以球不會掉下來，也不會飛 出去，而是浮在空中。

想想看

有哪些物品運用到伯努力定律呢？

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零件清單

1

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11 帶 球 跑 氣 墊 船 4 5

6

完成

圖

模型操作影片

43

動 手驗 玩實

做做看，放置重量不同的球狀物品（如乒乓球），並記錄它們可 以被舉多高？

試試看，如何增加船的速度並在船快速移動的情況下，同時 保持球的穩定？

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量

動手 玩 創意

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

44

12 吸 塵 器

科學 應用

氣體與壓力

Gigi 家裡養了一隻狗和一隻貓，平常兩隻 寵物會互相親近玩耍，唯獨當奶奶使用吸 塵器時，狗兒會一直狂吠、貓兒則是跑得 老遠，把吸塵器當作天敵一樣。 Gigi 想了想，認為是因為吸塵器的馬達太 大聲了，嚇壞了狗兒與貓兒，但同時也思 考著吸 塵器的強 大吸力是如何產生？奶 奶解釋說：「吸塵器內部都有一個馬達可以帶動風扇，當風扇轉動強迫氣體流向 排氣通道時，風扇前方的壓力會大於風扇後方。這種壓力差原理類似吸管汲水 作用，風扇前方的壓力會把空氣推到風扇後方，形成吸力，這時就可以使灰塵 吸入吸塵器內，最後流經透氣的袋子時，顆粒較大的髒物就會限制在袋子中， 只讓經濾過的空氣流出。」

生活應用

我們在用吸管吸水時，嘴巴吸水的時候，會 把吸管內的空氣給吸掉了，這就造成了吸管內 的氣壓比吸管外面的氣壓小，因此吸管外面的氣壓

便把水壓進吸管內，產生吸力，我們就能喝到水了。至於為 什麼吸管都是圓型居多呢？那是因為圓形與我們嘴型相符，並且圓形是 最節省材料面積卻最大的，因此我們多採用圓形做為吸管形狀。

想想看

生活中還有哪些利用壓力差產生作動的例子呢？

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零件清單

1

7

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12 吸 塵 器 6

8

7 9

開關

完成

圖

模型操作影片

47

動 手驗 玩實

做做看，用衛生紙或布將塑膠片填至八分滿，觀察其吸力大小 的變化。

動手 玩 創意

試試看，挑戰一下你的吸塵器可以吸起多少的紙片。

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量

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

48

13 龍 捲 風 吸 塵 器

科學 應用

氣流方向

Gogo 的學校舉辦參觀化工廠活動，從沒看過化工廠 是什麼樣子的 Gogo 當然不願意錯過。 來到化工廠，Gogo 看到廠房邊有個高高筒狀的圓錐 體，於是好奇地請教化工廠的指導員。指導員說那是 為了做好環保工作所設置的龍捲風吸塵器，工廠會把 排放的廢氣先用輸送管輸入龍捲風吸塵器，含塵氣 流進入龍捲風吸塵器時會作螺旋形旋轉運動，由於 固體與氣體會受到不同的離心力，因而達到分離的目 的，能回收粉塵並排出乾淨的空氣。 Gogo 想一想，龍捲風吸塵器和家裡的吸塵器運作的原理是相似的，真是有趣 的發現。

生活應用

當含塵氣流由進氣口吸入龍捲風吸塵器時， 氣流方向會沿筒壁呈螺旋形向下旋轉流動。 含塵氣流在旋轉過程中產生較大離心力，將相對密度

較大的塵粒甩向筒壁，塵粒與筒壁相撞後，便失去慣性 力而由重力作用落下到吸塵器底層，形成分離。與吸塵器的差異在於使 用了離心力，因此更能有效的分離灰塵雜質。

想想看

生活中有哪些工具利用離心力作為設計呢？

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零件清單 7

8

11

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16

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1

×2

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13 龍 捲 風 吸 塵 器 6

7

8

開關

完成

圖

模型操作影片

51

動 手驗 玩實

做做看，剪幾張大小不一的紙片，記錄你的龍捲風吸塵器可以 吸起多大的紙片？

試試看，改裝模型，將塑膠片改成不同材質，例如紙筒，觀察 並比較吸力是否會改變？

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量

動手 玩 創意

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

52

14 樂 透 機

科學 應用

空氣幫浦

晚上吃完晚餐後，是 Gigi 與家人一起看電視的時 間，特別的是，今天媽媽特地買了一張樂透券，想 要賭一賭自己的運氣。當電視開始播放樂透開獎 時，大家聚精會神地看著樂透機，媽媽則緊張的保 佑開獎號碼與樂透券相符來贏得大獎。 只見樂透機旁的主持人按下按鈕，樂透機內的彩 球便開始翻滾，最後吸起彩球公布得獎號碼。Gigi 好奇地問爸爸：「為什麼彩球會被吸起來呢？」爸 爸說：「樂透機彩球之所以能被吸上去，是因為其內部裝有空氣幫浦，能將筒內抽 成真空造成壓力差而吸走彩球。當然也有不同的樂透機會透過磁力等方式將球吸 起，但容易有作弊的疑慮因此不常見。」 這時媽媽傳來了哀嚎聲，原來是媽媽的彩券一個號碼都沒有相符，讓媽媽又氣又 笑說：「真是小賭怡情，大賭傷身阿！」

生活應用

空氣幫浦常見於機械工業用途，稱之為泵，是 一種增加氣體或液體的壓力，讓加壓過的氣 體與液體可以產生比平常更大的推進力量，是用於推

進機械的好工具。除了加壓、抽真空外，空氣幫浦也能打空氣， 例如水族箱的空氣幫浦，能將空氣打入水中，提高池水的含氧量，魚兒才 不用嘴露水面呼吸。

想想看

空氣幫浦還可以有哪些生活應用？

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零件清單 2

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x1

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×2

4 5

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14 樂 透 機 7

開關

6

8

完成

圖

後視圖

模型操作影片

55

動 手驗 玩實

做做看，記錄十次樂透機的中獎號碼，看看哪個號碼的中獎率 做做看，記錄十次樂透機的中獎號碼，看看哪個號碼的中獎率 最高？ 最高？

第一次

第二次

第三次

第四次

第五次

第六次

第七次

第八次

第九次

第十次

試試看，如果把樂透機的號碼紙換成其他的東西，還可用來 做什麼遊戲？

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量

動手 玩 創意

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

56

15 專 題 製 作 3 請利用學過的模型跟原理，設計一個可以自行移動的吸塵器。

模型 回顧

57

11. 帶球跑氣墊船

12. 吸塵器

13. 龍捲風吸塵器

14. 樂透機

設計 規劃

我的作品照

評 自我

量

1

2

模型設計

模型創作

3 競賽獲勝

58

16 篩 殼 機

科學 應用

氣流應用

魯多爺爺利用假日帶 Gigi 參加農場體驗 一日農夫活動。Gigi 不情願地跟去，因為 Gigi 覺得體驗農夫生活沒什麼樂趣。 到了農場之後，先是參加用稻梗編織稻草 人、小動物等草編活動；接下來參觀古老 的農事用具。農場主人特別介紹其中一台 古董篩殼機，這時 Gigi 聽得仔細，因為今 天的活動就是體驗戶外篩殼，但不是使用這台古董機器。 來到戶外後，農場主人說明現在要進行篩榖活動，並邀請自願者一同示範， Gigi 馬上舉手，他跟著農場主人兩人輕輕搖晃篩網裡的稻穀，讓雜質被風扇 吹走，由於稻米比較重，會垂直掉落。農場主人強調這和篩殼機運作原理是一 樣的，這樣就能篩出好稻穀。

生活應用

在沒電力也沒物理學的年代，古人憑著從實 際經驗中萃取動手做的精華，為生活需要創 造發明，因而能設計出用手操作的人力篩殼機。這是

古老的農具，農民將稻穗收割打榖後，拿到稻埕曬乾，然後 用篩殼機把稻穀中的空殼和雜質吹掉。現在已經機械化，農村也看不 到篩殼機了。

想想看

還有哪些物品或食品可以應用到篩殼機？

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零件清單 2

4

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2

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16 篩 殼 機 5 6

完成

圖

模型操作影片

61

動 手驗 玩實

做做看，除了保麗龍球外，請再找出兩種物品，看看是否能成功 作動？

試試看，如何讓篩殼機處理三種以上的分類？例如：物品重 量、大小的改變

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量

動手 玩 創意

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

62

17 吹 落 葉 機

科學 應用

風力應用

Gogo 假日時很喜歡去公園玩，享受在草原奔跑的 悠閒時光。 然而，有一天 Gogo 發現地下的落葉越來越多了，抬 頭一看才發現，樹的樹枝已經被風吹得光禿禿了，大 量的葉子掉落在地。Gogo 雖然覺得落葉很好玩，但過多的落葉也讓他覺得不 美觀，因此他下定決心要撿起所有的落葉維護公園環境。 這時 Gogo 的爺爺來了，在聽完來龍去脈後，爺爺跟 Gogo 說：「其實面對如此 多落葉時，公園的清潔人員常會使用吹落葉機來清掃。吹落葉機的馬達會吸入 少量空氣來運作，並帶動渦輪風扇產生更強風力，再將風力推進出口以達到產 生強力風力的效果，讓撿落葉不再費時費力」。Gogo 聽完後覺得非常有趣，但 也擔心吹落葉機的副作用。

生活應用

清掃道路及公園落葉常見的吹落葉機，雖然 工作效率提高，卻因為風力太強，容易吹起漫 天塵土，有礙民眾健康；而巨大的馬達聲響更是吵

得民眾受不了，一點都不環保。因此許多縣市已經開始 禁用吹落葉機。當我們在設計器具來提高工作效率時，記得也要顧慮到 器具對他人的影響喔。

想想看

生活中還有哪些用具應用了風力？

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零件清單 8

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1

開關

2

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17 吹 落 葉 機

3

完成

圖

模型操作影片

65

動 手驗 玩實

做做看，你能吹飛多重的物品？

試試看，利用棉線將吹落葉機改造成清潔人員使用的可掛 肩式吹落葉機。

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量

動手 玩 創意

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

66

18 千 斤 頂

科學 應用

帕斯卡原理

Gigi 放學回到家時，發現家裡車子的輪 胎已經過度磨損了，為了行車安全，Gigi 馬上通知爸爸來維修，這時只見爸爸不 慌不忙的拿出千斤頂，並將千斤頂放在 車子底下簡單的轉動後，車子竟然被提 起來了！爸爸便開始更換輪胎。 Gigi 好奇地問爸 爸千斤頂是如何撐起 車子的？爸爸說：「千斤頂利用了帕斯卡原理，也就是密閉容器內的液體或底部 相通的容器，當任何一處受到壓力時，會以相同大小的壓力傳到容器及液體的 其他部分，而如果第二個容器面積較大，那麼作用在第二個容器的力也將增大， 因此人們只需要用很小的力，就能舉起很重的物品。」 小朋友，你知道生活中還有什麼帕斯卡原理的應用嗎？

生活應用

模型氣墊船行駛時能夠漂浮，主要作用來自 帕斯卡原理。該原理指出，在一定體積的液體 上，從任意一點施加的壓力，能夠大小相等地向各

個方向傳遞。氣墊船的鼓風機不斷把所產生的高壓空氣 打入船底積聚形成氣墊，由於改變了氣墊的體積，其所能負載的重量也 就越大，其氣墊總體壓力並沒有改變，這就是帕斯卡原理，因此氣墊能 形同一股千斤頂作用。

想想看

如果要搬運一個超過你能負擔的重物時，你會如何解決 ?

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零件清單 2

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18 千 斤 頂

3

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6

7 100mm 8

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18 千 斤 頂 9

完成

圖

模型操作影片

71

動 手驗 玩實

做做看，請在千斤頂上增加壓重，並記錄千斤頂可以承受的最 大重量。

試試看，千斤頂除了可用來舉重物之外，還有其他利用的方 法嗎 ? （如撐開物品開口）

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量

動手 玩 創意

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

72

19 跳 圈 圈

科學 應用

漂浮球循環應用

乒乓球一定要兩個人才能玩，如果一 個 人想進行乒乓球練習，只要有一台乒乓球 發球機，就不怕找不到同伴一起運動了。 乒乓球發球機正面有一個發球的射口， 可由機械投射出不同球路讓練習者回擊， 借此練習乒乓技術。當練習者揮拍把乒乓球回擊後，發球機後頭張掛的回收網 會網住回擊的球，球會先落到底部，然後滾入到發球機裡，進而回收乒乓球，這 就構成一個乒乓球循環系統，可以將回收的乒乓球重複提供練習者回擊。如此 循環運用之下，練習者就能持續不斷的練習乒乓技術，不需要擔心球被打完的 問題。

生活應用

遊樂場的投籃機便是一個循環應用的範例， 它是機電整合的娛樂設施，讓玩家能夠持續 不斷的將球投射到籃框內計分。然而，一位玩家會

投上百顆球，不可能準備這麼多球給玩家使用，因此需要 設計一個循環系統，投籃機運用斜面將籃球自動滾下來，可以回收籃球 重複提供玩家投射，就不需要準備這麼多球。如果把玩家換成鼓風機， 就能做出自動投籃機。

想想看

生活中有哪些用具，如果可以自動循環作用的話，會更加方便 呢?

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零件清單 4

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1

2

4 3

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19 跳 圈 圈 6 8

7

完成

圖

模型操作影片

75

動 手驗 玩實

做做看，除了投射保麗龍球外，還能投射什麼 ?

動手 玩 創意

試試看，你能讓球在跳圈圈機上不斷循環嗎？

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量

1

2

3

組裝完成

實驗完成

創作完成

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20 專 題 製 作 ４ 請利用學過的模型與原理，設計一個有循環系統的篩殼機

模型 回顧

77

16. 篩殼機

17. 吹落葉機

18. 千斤頂

19. 跳圈圈

設計 規劃

我的作品照

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量

1

2

模型設計

模型創作

3 競賽獲勝

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