1 是可以學習的發明 Gigo 智高 Learning Lab 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。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5.用積木做實驗，零件可重覆使用，省時省力。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。3.天生我才必有用，兼顧個人學習與團隊分組合作。2.跳脫傳統教學架構，遊戲競賽中學習創新。1.課程以積木為主軸，每堂課都有積木組裝創作。學習實驗室全系列包含個人包裝及學校包裝，特點如下：
2 第7課 葉片測試儀 第8課 風力攪拌器 第10 課 專題製作(2) 第11 課 長葉風車 第20課 專題製作(4) 附錄 圖卡 第19課 電風扇 第18課 垂直軸風力發電機 第17課 尋風發電機 第16課 微風發電機 第15課 專題製作(3) 第14課 風力發電機 第13課 風動稻草人 第12 課 手搖變速風扇 第9課 強風警示器 第4課 風力測量儀 第5課 專題製作(1) 第6課 風帆車 第3 課 風向儀 第2 課 手搖風扇 第1 課 前言目錄零件清單手持風車 1 39 45 9 53 17 59 23 67 31 75 77 2 3 41 5 49 13 57 21 63 27 71 35 目 錄
3 33 x3 27 29 x1 34 x3 28 x2 26 x2 30 x2 32 x2 31 1 x1 6 38 x6x1 x1 x3x1 39 x1 35 x1 36 x1 37 x4 x3 4041 8 9 x8 11 x2 13 x6 12 x4 15 x4 10 16 21 x1 22 x2 x2 23 24 x5 25 17 18 x2 19 x2 x2 20 x2 42 2 x1 3 x10 4 x20 5 x20 x3 x5 7 x6 x1 x3x1 14 x4 零件清單
4 清單：找零件 - 檢查 - 核對 1 B-扳手 1 2 C-8×12底盤 1 3 C-短紙卡固定鍵 10 4 C-長結合鍵 20 5 B-短結合鍵 20 6 C-3孔長條 3 7 C-3孔超長條 6 8 C-5孔長條 5 9 C-5孔超長條 8 10 C-11孔長條 6 11 C-15孔超長條 2 12 C-3孔1/4弧長條 4 13 C-5×5孔正方框 4 14 C-5×10孔長方框 4 15 C-5×15孔長方框 5 16 C-雙向轉接鍵 2 17 C-20T齒輪 2 18 C-40T齒輪 2 19 C-60T齒輪 2 20 C-80T齒輪 1 21 C-OD33mm滑輪 2 序號 零件名稱 品號 數量 7344-W10-N2S17328-W10-G2O7026-W10-W5Y7346-W10-C1B7026-W10-D2R7061-W10-X1W7413-W10-J1W7413-W10-I1W7413-W10-Q1W7061-W10-V1W7413-W10-Z1W7413-W10-P1W7413-W10-X1W7413-W10-K2W7413-W10-Y1W7026-W10-Q2W7344-W10-C2D7061-W10-C1R7061-W10-W1W7125-W10-A1SK7061-W10-B1Y 22 C-OD53mm滑輪 2 23 C-30mmⅡ軸 2 24 C-70mmⅡ軸 2 25 C-100mmⅡ軸 2 26 C-150mmⅠ軸 2 27 C-軸轉接器 1 28 C-二合一結合鍵 4 29 C-自轉軸鍵 3 30 C-曲軸 1 31 C-軸固定鍵 3 32 C-20mm軸扣鍵 3 33 C-2000mm特多龍線 1 34 C-墊片 3 35 C-16倍馬達盒 1 36 C-LED燈座 1 37 C-風車葉片 3 38 C-短風車葉片 6 39 C-多向接頭 1 40 C-雙頭彈力電線 1 41 C-雙頭彈力電線 1 42 C-1.5V雙孔電池座 II C-1.5V雙孔電池蓋 III 序號 零件名稱 品號 數量 7455-W10-C1Y7050-W85-O17050-W85-5D7050-W85-5R3680-W85-A2R7324-W10-C1B7324-W10-A1W7050-W85-6RL1114-W85-E1KR12#3620R39-W85-2007413-W10-T1B3620-W10-A1D7063-W10-B3S17026-W10-H1O7061-W10-G1W7026-W10-L2W7026-W10-P1D7413-W10-L2D7061-W10-Q1D7413-W10-N1D7344-W10-N1S1 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。組裝技巧: 更多組裝小技巧，請參考 X《錯誤》未留空隙 免齒輪掉落。高(如上圖所示)。此外，傳動軸的凸緣必須墊後以這樣才能將摩擦減到最低而動力的傳輸效率提昇到最動的零件與長方框之間保持適當的距離(約1輪、渦輪、鍊輪、凸輪、曲桿等所有智高可做力學傳用傳動軸把齒輪安裝在長方框上時一定要讓齒輪、滑O《正確》有留空隙mm)， 使用扳手的B端面來撬出自轉軸鍵。色結合鍵；想要拆除自轉軸鍵時，你也可以手。操作扳手時，使用扳手的A端來拔除紅當你想要將你的模型分解開來時，可使用扳 傳動的力量帶入到下一個齒輪。 將齒輪嚙合得很好，否則就無法讓一個齒輪一排，為了讓模型可以順暢的運作，你必須在模型建置中你常可以看到幾個齒輪組裝成 A.留意組裝長方架與齒輪的間距： ： C.齒輪組： 如何放入電池: 如何取出電池: 1 2 3 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 使用扳手B端 1 本產品不包含電池，請自備3因內含重要訊息，請將說明書妥善保管。號電池×1顆
想想看 5 媽媽假日帶著 Gigi 參觀滿佈塑膠風車的 公園，Gigi 風車。圖釘與吸管，就做出一個個色彩繽紛的紙媽媽說那我們一起來製作風車。拿出色紙、也想要在家裡庭院置幾個風車， Gigi 時沒注意，使得葉片大小不同，轉動起來偶法順利轉動，仔細觀察才發現，原來是切割電風扇前面測試紙風車能否轉動，卻沒辦拿著自己親手製作的紙風車到 爾會卡住。 Gigi 重新製作一個紙風車，這次她非常專注與細心地製作，紙風車可以順利轉動 了！ Gigi 突然刮來一陣強風，害得手迎著風轉動，她的心情也愈來愈輕快。路途中經過兩旁都是高樓大廈的馬路時，想分享這個喜悅，騎著腳踏車出門往朋友家出發。紙風車在腳踏車的把 Gigi 的腳踏車晃動偏斜，還差點跌倒，幸好 Gigi 及時保 持住平衡，把龍頭拉起繼續往前騎，終於有驚無險地抵達了朋友家。 生活應用 形稱為高樓風（一走出高樓區，立刻感覺風似乎變小，這種情行走在兩棟高樓之間，會覺得風突然變大，你有被風吹到無法走路的經驗嗎？ skyscraper wind 峽谷般的地形，故稱為都市峽谷效應（是，距離接近的兩座高樓，好像是兩座高山的峭壁，形成）。形成的原因 urban canyon effect 此所有的風就往唯一的通道聚集過來，使得風壓增加，風力也增強了。通過狹長的都市峽谷時，風速加大，因為風可以通過的管道變窄了，因）。風一吹來， 手持風車 應用科學 都市峽谷效應1
6 3 4 12 ×2 5 11 x3 3 9 13 38 15 39 417 25 x1 x3 x1 x5 x3 x2 x3 x2 x2x4 19 x1 零件清單 x2 8
7 6 模型操作影片 完成圖 手持風車1
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 8 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 呢？試試看，發揮你的想像力，你想要怎麼改變手持風車的造型做做看，需要多強的風才會啟動手持風車呢？
想想看 9 爺爺帶 Gogo 今天是沒有風的天氣，要怎麼放風箏呀！樹葉梢動也不動，心頭感到不妙，爺爺感慨地說，到公園裡放風箏。爺爺抬頭望著大 Gogo 這對無奈的爺孫倆正想打道回府的時候，也知道，沒有風力來源，是無法放風箏的。 Gogo 來，風箏，並用跑的方式製造人造風，風箏果然飄舞起望著公園旁有人慢跑著，突然高興起來，高高舉起 Gogo 則愈跑愈起勁，跑到公園盡頭才停下腳 步。 Gogo 雖然跑得很累，心裡卻非常喜悅。這可是 Gogo 第一次放風箏，而且自豪沒靠爺爺就解決了沒有風力來源的問題。 生活應用例如炎夏搧風取涼，或運用電風扇來驅動空氣流動製作人造風。個下風處，這個空氣流向的源頭就是風力來源。在無風天候或室內時，是相對運動的概念。在戶外，風來自一個上風處，流向一是俗稱的「風」。風是空氣相對於物體的位移，經常存在不同方向及速度的空氣流動，此即由於太陽熱能與地球自轉的影響，地球表面除了風箏，還有哪些活動需要風力呢？ 手搖風扇 應用科學 風力來源2
10 零件清單 x1 26 30 2 4 310 7 9 31 3839 1415 x1 x2 x3 x1 x3 x3 x3 x1 x2 x2 x1 x5
11 5 模型操作影片 完成圖 手搖風扇2
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 12 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 試試看，如何修改模型以增加手搖風扇的力量？這張紙張的最大角度？做做看，在模型前方直掛一張A4的紙，測試你的模型能吹動
風向儀 應用科學 風向3
想想看 13 量風向的工具，例如風向袋和風向儀。舉高手指，感到涼涼的那邊，就是風吹來的方向。隨著文明發展，陸續發明了許多測吹來叫做北風、從南方吹來叫做南風。最簡單測量風向的方法，就是將手指沾溼後風向是指風從哪個方向吹來的意思，風從北方這樣形成的。填補暖空氣的空缺並造成空氣的流動，風就是浮起，於是形成低氣壓區，而四周冷空氣則會而空氣又是個流體，密度變小的暖空氣會往上會膨脹，體積變大而質量不變時密度就變小，以地球大區域的自然風來說，當空氣受熱體積 生活應用
例，箭桿的重心點就是槓桿的支點。的風向儀，應會看到一幅翹翹板的畫面，沒錯！風向儀基本上是槓桿原理的活用案如果還不瞭解作用原理，我們可以試著後仰彎腰讓頭轉90度，看那繞著中心點轉向儀，直至風向儀的指向與風向平行，箭頭方向便是風吹來的方向。箭尾因面積較大則風阻較大，因此被風推向後。風乃繼續吹動風的轉軸連結形成十字狀。當風吹向風向儀時，風向儀的箭頭才能指出風的來源方向，箭桿的重心點與垂直基本上，風向儀的箭尾受風面積必須比箭頭大，其有哪些方法可以判斷風向呢？
14 1 ×2 零件清單 x1 x1 x3 x2x8 x2x1 x1 2 x2 x1 x1 x1 x1 25 3 4 5 7 38 11 12 13 15 17 18 x5 8
15 模型操作影片 完成圖 風向儀3
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 16 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 試試看，如果由你來設計風向儀的造型，你會怎樣設計呢？做做看，裝上零件改變風向儀的重量，會有哪些影響呢？
想想看 17 Gogo 在颱風天會不會有危險呢？國門，偏偏遇上強烈颱風，到底飛機了，再過幾個小時，就會自國外返抵的爸爸搭乘的班機已經起飛 Gogo 焦 爺爺安撫慮地問爺爺。Gogo 機安全最大的因素，是風還是雨？情緒後反問，影響飛Gogo 有些遲疑地說，大概風的影響較大吧！ 爺爺接著說，機場配備有杜普勒雷達 (Doppler radar 可能會因為氣候而延誤罷了。式，掌握飛機起降時所要注意的風速和風向，安全上是沒有問題的，只是降落時間)，以非接觸式的風速測量方 生活應用 風在一秒鐘內行走的距離（風力是廣泛的通稱，而風速則是特定表示風的速度，想想看，你會如何判斷風力的強弱？ m/s）。國際通用的風力 規模級數表由國際氣象組織（WMO）決議後頒定，可 分為 0 至 17 級，是由蒲福風級表（The Beaufort scale 算螺旋槳轉速等不同方式，設計出簡易風速計。且風速計的設計持續在進步。至於初學製作者，可以結合流體力學與單擺，或是計速計、光學風速計、壓力式風速計、熱線式風速計、聲學風速計等等，種類繁多，而風速計是測量空氣流速的儀器，按其背後作用原理可以分為機械式風）衍伸而來。 風力測量儀 應用科學 風力測量4
18 5 3 4 2 1 150mm 零件清單 x3 x1 x2 x1 x1 x3 x1 x6 x1 x1 x6 x14 x9 x2x1x3 x3x7x5 2 3 4 5 20 26 29 6 7 8 9 31 38 39 12 14 15 17 19
19 4 7 8 ×6 11 10 模型操作影片 完成圖 風力測量儀4
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 20 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 8°風扇葉片角度圖卡 14° 21° 風扇裝有2片葉片 風扇裝有3片葉片 風扇裝有6片葉片 型作動？試試看，改裝模型，減少葉片的數量，要如何調整才能使模輪上的小鳥分別可轉幾圈？做做看，在風扇風速強風／中風／弱風時，計時一分鐘，觀察齒 ※ 可參考左方的風扇葉片角度圖卡
21 回顧模型 1.手持風車3.風向儀 的機構。請利用學過的模型跟原理，設計一個可以同時測量風向跟風力4.風力測量儀2.手搖風扇 專題製作15
22 2 模型創作 1 模型設計 自我評量 3 競賽獲勝 設計規劃 我的作品照
想想看 23 早在西元 1600 年，荷蘭人西蒙 • 斯蒂芬 (Simon Stevin) 等到二十世紀休閒運動興起，才又被紐西蘭人保羅因素，因此沒有實用價值，被人們遺忘。誤、高成本、重量過於沉重，以及效率不彰等氣流風力紊亂，不利行駛。由於市場定位錯種車在逆風和無風時無法行駛，況且街道的組成風帆車，想用來充當交通工具，可是這船上的雙桅風帆直接裝上車體、車軸與車輪就發明了雙桅風帆車。他將 • 貝克特(Paul Beckett ) 車，隨著休閒運動興起而推廣到全世界，空曠的休閒場地重現了它的價值。攜式風動玩具，由於價格合宜且操控容易，這種設計輕巧新發明的三輪式風帆新發明。貝克特的初衷是製造一個適合各種年齡層及身體條件的人群使用的可重 生活應用運動場甚至冰面上。就減慢。風帆車重量很輕，能輕鬆地在各種地面行駛，例如沙灘、停車場、拉緊繩揚帆，則車速變快，只要放手讓風帆少吃風，速度是用雙腳控制方向，以及用手拉帆來操控風帆。行駛的，而且比帆船更易操控。風帆車設計這種前一後二的三輪式風帆車，是在陸地上然力的設施呢？人類常借助大自然的力量讓生活更方便，生活周遭還有哪些利用自 風帆車 應用科學 風力應用6
24 零件清單 ※ 需配合第 77~78 頁 風帆車圖卡 x2 21 22 24 11 12 14 x2 x4 x2 x2 x1 x2 x1 x2x1 3 4 5 8 9 x2
25 4-1 4-2 集風風帆車單帆風帆車 模型操作影片 完成圖 完成圖 風帆車6 1 2
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 26 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 帆車∕集風風帆車跑得比較快？下，這兩台風帆車，哪一台跑得比較快呢？什麼情況下，單帆風做做看，在紙張的厚度、車輛的重量與風的方向都固定的情況 試試看，除了一般的 A4 風帆車的作動有什麼不同？紙之外，如果換成不同材質的帆，
想想看 27 力矩 距 力 直角 Gogo 旋轉軸成先，確定兩個扇葉的水滴尖端處平放朝上，與兩個扇葉的模型來介紹風力與葉片的關係。首全校到科學實驗室參訪，導覽員用一個 90 度，像是英文字母 T 然後，導覽員將兩個扇葉都往上調整的葉片裝置，微風就能驅動。方向移動，此時所需的轉動力矩比較小，這樣讓葉片的迎風面與風垂直，氣流會沿著葉片的的形狀，再 30 度角，形成 120 度夾角時，像是英文字母 Y 的形狀，此時所需的轉動力矩比較大。然後，再讓兩個扇葉往上調整到形成 80 度夾角，此時所需的轉動力矩就更大，需要更強的風才能驅動。 Gogo 聽完解說，問了導覽員，那如果兩個扇葉都與旋轉軸成同一直線，像是英文 字母 I 的葉片設置不容易作動。的形狀，有辦法轉動嗎？導覽員回答，那我們來試試看吧，結果發現這樣 生活應用 動的趨向，稱為力矩（在物理學裡，作用力促使物體繞著轉動軸或支點轉在日常生活中，你有看過強風突然關上一扇門的經驗嗎？ torque 動作會產生力矩來轉動螺帽。日常生活中常見的力矩範例是扳手，利用扳手的開口箝緊螺帽，然後轉動扳手，這此模型中，葉片的迎風面與風垂直才能產生最佳效益。離與作用力的乘積。作用力與向量距離成直角時的效益最高，所以在推擠或拖拉涉及到作用力，而扭轉則涉及到力矩。力矩等於向量距動力矩又稱為轉矩。力矩能夠使物體改變其旋轉運動。），也就是扭轉的力。轉 葉片測試儀 應用科學 轉動力矩7
28 3 4 12 零件清單 1 2 2 x1 7 38 39 13 14 15 17 x2 x2x1 x1x4 x3 x1x1 x2 3 4 5 9 26 x2 x1
29 6 模型操作影片 完成圖 葉片測試儀 第一種 第二種 7
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 30 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 做做看，測試在平放 180 度、120 度夾角或 90 型呢？試試看，發揮你的想像力，你想要怎麼改變葉片測試儀的造相同的風速下，可以讓模型驅動的最小夾角是多少度呢？相同風速下，哪一個角度的情況下可以使葉片轉動呢？進一步實驗，度夾角的葉片位置下，
想想看 31 Gigi 一邊翻閱爸爸到德國首座離岸風場 Alpha Ventus 陸域風場。」。域叫做離岸風場，而位於陸地空曠區域就叫做陸域風場，目前九成以上的風場屬於方來興建；因為需考慮適當的地理環境，使得風力資源有地域的限制。位於沿海區然而，風力發電會發出擾人的低頻噪音，所以要找遠離人群與鳥類棲息地的空曠地都能被轉換成電力，因此，能夠進行風能資源開發利用的場地或區域就叫做風場。有風、有時沒風，風速需達到一定級數才能驅動風力發電機發電，不是所有的風力先確定該區域有足夠的風力資源，也稱為風能資源。因為風能來源並不穩定，有時的風力發電廠不同。設置風力發電機前，必須爸爸回答：「這是離岸風場，跟你下週校外活動有風，為什麼風力發電機要建造在海上呢？」參訪的照片，一邊詢問爸爸：「到處都 生活應用拌、抽水等動作。得到動力，從而通過風車與不同用途的設計可以利用風能進行研磨、攪碾磨穀物或鋸木材等等。風車的作用，主要是將風力轉化為槳輪轉動而能資源。荷蘭人利用木造的風車提水灌溉、汲乾地上的水、風力資源泛指大氣沿地球表面流動而產生的動用風力資源的國家，當然是風車王國─荷蘭。古人們觀測大自然也利用大自然，最懂得利你會利用什麼工具來攪拌食物呢？ 風力攪拌器 應用科學 風力資源8
32 3 4 12 ×2 零件清單 20 26 27 29 31 38 1939 13 14 15 17 x1 x2 x1 x2 x1x1 x1 x6x1 x1 x1 x2x1 x6 x8 x2 x2x1 x6x4 2 3 4 5 6 7 8 9
33 6 7 5 模型操作影片 完成圖 風力攪拌器8
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 34 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 試試看，更換攪拌機的造型，讓它變成其他的機械工具。做做看，搭配不同的齒輪組，調整攪拌機的轉動速度。
想想看 35 聽新聞快報得知強烈颱風快要來襲，Gogo 陪爺 走在路上快要接近一處工地時，爺到賣場採買儲備糧食。Gogo 經被強風吹斷了。到嚇人的景象，興建高樓工地的長吊臂起重機已遠遠就看 Gogo 爺爺沒有馬上回答，只叫沒來，怎麼長吊臂起重機那麼不禁風吹？好奇地問爺爺，颱風還 Gogo 醒，大型風力發電機要架在高塔上呢？經爺爺的提想想看，為什麼
生活應用警示人們注意。於經費受限，都用風標來當強風警示器，當強風來襲時風標會飄動得很厲害，以或是運用最簡單的風標來當強風警示器。現在小型飛機場或飛行傘訓練場，由轉速變化來偵測強風，並運用機械或電氣設施以觸發燈號警示器，烈陣風過大會造成傷害，必須加以防範。這時可以運用螺旋槳風較為敏感的設施，就要加強偵測氣象，因為有些強如有風災情況，都會有預警報導。針對有些對強現代科技進步，普遍透過新聞廣播傳遞氣象消息，颱風來襲時，通常會伴隨哪些災害？ 強風警示器 應用科學 風災預警9
Gogo 長吊臂起重機吹斷。因此，工地高樓上的風速應該非常強勁，所以把立刻想到這是因為塔上風速大於地面，
36 13 5 6 零件清單 24 25 31 32 33 34 11 18 38 1939 15 17 x2 x2 x1 x2 x2 x3 x1 x3x2 x6 x1 x4x1 x6 x6 x2 x6 x1x3 2 3 4 7 8 9
37 100mm 模型操作影片 完成圖 強風警示器9 1 1 1 2 2
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 38 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 試試看，如何設計一個能夠輕易啟動的強風警示器？音警告？做做看，需要多強的風才會啟動強風警示器模型的風鈴發出聲
39 回顧模型 8.風力攪拌器6.風帆車 請利用學過的原理或模型，設計一個可以由風車驅動的工具。9.強風警示器7.葉片測試儀 專題製作210
40 2 模型創作 1 模型設計 自我評量 3 競賽獲勝 設計規劃 我的作品照
Gigi 其起動風速低，因而適用於提水，用於風力提行時，有較高的風能利用係數和較大的轉矩，稱為低速風力機，如一般多葉片風車在低速運風車只有三個葉片？老師說，葉片數多的通常好奇地問老師，為什麼風力發電的
Gigi
想想看 41 電效率，另外，葉片細長了，小風力就能產生足夠的力矩推動發電機。下，把葉片伸得越細長，其設計的有效受風面積還是能夠維持相同的發風險，以及考量弱風也要能發電的經濟效應下，經過試驗，在面積不變之率，但是當增大葉面時，葉片會受到過大的推力而折斷。為避免此面。由於葉片受風面積越大，會提高風力發電機發電的發電效大型風力發電機會架在高塔上，是因為塔上空氣流速大於地
水的風力機一般葉片數為 12 ～ 24 片 此適合發電。它在高速運行時有較高的風能利用係數，由於葉片數較少，比低速風輪輕得多，因葉片數少的則稱為高速風力機，大型風力機經實驗測試，以三片為最佳經濟效益，。 生活應用 你有看過哪些不同形狀的風車葉片呢？ 長葉風車 應用科學 葉片數量與設計11
於是是三個，和家裡電風扇的四個葉片不同。山邊行駛時，遠遠就發現風力機葉片數目都參加風力發電廠的校外活動。遊覽車往
42 4 12 150mm 零件清單 25 26 4 6 7 8 30 31 37 39 11 14 15 17 19 x1 x1x10 x2 x2 x2 x4 x4 2 x1 x1 x1x1 x1 x1 x3 x1
43 6 模型操作影片 完成圖 長葉風車11
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 44 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 呢？試試看，發揮你的想像力，你想要怎麼改變長葉風車的造型每分鐘可以轉幾圈？做做看，記錄你的長葉風車要用多強的風才能吹動，吹動之後
想想看 45 Gogo 款的，因此提到這所風力發電廠的風力發電機是最新於參觀風力發電廠聽簡報時，解說員 Gogo 降低維護成本等優點，這是這幾年的技術發展趨勢。械，因此直驅式風力發動機，具備相對高效率、低噪音、高壽命、減小機組體積、而不像採用齒輪式變速機的傳統式風力發電機。由於變速機是損壞率較高的機動的發電機來發電，叫做直驅式風力發電機，解說員介紹說，這裡是用一種由風力直接驅較低。就特別注意到機房所在空間的確寬敞且噪音爬上高塔參觀風力發電機， 葉片輪殼 葉片軸變速箱 發電機 軸承 葉片煞車氣風向調整器 生活應用使其維持在正常範圍內運作。效能會較高。大型風力發電機目前大多利用變速機及葉片調整機構來調整轉速，現象，風車的轉速會隨著風力大小而改變，一般而言，每當轉速增強時，其輸出則要談轉速對輸出效能的影響。地表所吹的風普遍存在不穩定的速的影響很大，在前一個單元已經提到葉片設計的情況，這裡為輸出效能。風力發電的輸出效能受葉片設計與轉會影響由動能轉成電能的輸出多寡能力，這稱之由於風力發電機無法轉換所有風能，因此其設計哪些時候會需要調整風車轉動的速度呢？ 手搖變速風扇 應用科學 輸出效能12
46 45 123 零件清單 30 10 16 26 31 38 1939 14 17 x3 x2x2 x2 x3x1x2 x3 x1 x1 x3 x6 x4 x1 x2 x1x5 2 3 4 5 6 8 9 15 x2
47 7 9 6 模型操作影片 完成圖 手搖變速風扇12 1 2 2
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 48 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 試試看，利用零件搭配出不同風格的風車。做做看，如何做出不同轉動速度的風車，比較兩組有何差異？
想想看 49 (大於發電機在強風下會高速運轉，當風速過大時是葉片的維護。保護不被強風吹毀的角色，而其中最具挑戰的發電機中，則扮演維持風力發電機正常運作並機件並支持機件正常運作的有形結構。在風力風力機構為風力運作機件的建置空間，能保護 12 m/s 住葉片加以保護，降低風力機的轉速以達到保護發電機的效果，而當風速超過改為背風面，讓葉片正面偏離受風方向，並鎖)時，傳統機構會把葉片迎風面 25 m/s 少風車在強風時的受風推力避免損壞，而且還能在強風狀態下運轉發電。的旋轉扭力，藉著自動化系統偵測並及時調整葉片齒輪以改變葉片對應之角度，可減新型風力機構已運用可變角葉片設計，運用葉片受強風撞擊時，產生以葉片軸為中心時，風力發電機會變成停機狀態，這種機構難免會降低風力發電機的使用率。 生活應用可以嚇跑鳥兒。在田中，只要有陣陣微風，就能帶動稻草人舞動，這種類似驅趕動作單的風力機構。製作時，就地取材運用稻草紮成人形，再用桿子豎立趕鳥類以防其啃食穀物的風動稻草人，這是很原始又簡適合的風力機構。例如利用風能來設計能夠驅力，就必須配合不同目的與所在環境來搭建人類自古就懂得運用風力，然而要應用風有什麼東西靠著隨風擺動而產生功用呢？ 風動稻草人 應用科學 風力機構13
50 5 7 3 4 6 12 70mm 零件清單 20 25 26 29 31 32 10 11 12 13 15 17 19 x1 x2 x5 x2 x1 x1 x1 x1 x2 x1 x1 x1 x3 x7 x10 x2x1 x3 x1 x1x4 2 3 4 5 6 7 8 9 38 39 x3 x1
51 11 8 9 ×3 12 10 模型操作影片 完成圖 風動稻草人13
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 52 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 試試看，如何讓葉片轉動時稻草人能左右搖擺呢？做做看，在擺動的結構上做一個稻草人的造型。
想想看 53 Gogo 當減地拿起風箏把玩。悶熱，於是開啟電風扇吹涼風，還興致未從公園放風箏回家後，感到房間很 Gogo 轉盤在磁場中旋轉而產生電能。型的風箏風力發電機，讓風箏在風力作用下帶動在地面旋轉木馬上的轉盤，使得衍到未知事物，這種類推的能力值得讚許。現在已有一些科學家研究開發一種新之間的相似點，並將已知事物的特點，推爺爺說，你能比較兩件事情，看清楚二者爺爺，風箏可以用來發電嗎？扇吹著風力發電機發電，於是好奇地問突然聯想到，學校做實驗時也是用電風看到風箏也會隨著涼風飄動時， 生活應用上更佳之風能及節省陸地資源。棲息生態。現在全球之趨勢朝著離岸風場方向發展，以便遠離生物棲息地、利用海再生能源，然而風力和風向不穩定會影響發電效能，而且產生噪音問題和影響鳥類雖然風力發電有著天然、清潔、無污染且分佈廣泛的特色，也是一種環保風力發電是由風能轉換成機械能再轉成電能之一種能量轉換方式。種發電屬於轉磁式發電，也是法拉第電磁感應的應用。因此，定不動的線圈而產生電流動發電機內磁鐵旋轉，磁極轉動使磁力線來切割固風力發電是由風力推動風力機之葉片旋轉，進而帶你有在海邊看過很大的風車嗎？你知道那個風車的功用嗎？,從輸出引線輸出電力，此 風力發電機 應用科學 發電機原理與特色14
54 3 4 1 零件清單 7 1415 x2 x2x1 x3 x4 x2 x2 x3 2 3 5 8 9 35 36 40 41 26 x1 x1 x1 38 39 x3 x1 x1 x1
55 5 模型操作影片 完成圖 風力發電機14
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 56 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 後畫出一張風力地圖。試試看，用風力發電機來測試居住地區各處的風力強弱，然找找看，在哪裡的風才能使燈泡發亮並記錄下來。
57 回顧模型 13.風動稻草人11.長葉風車 牌。請利用學過的模型跟原理，設計一個燈泡會發亮的風力搖擺招12.手搖變速風扇14.風力發電機 專題製作315
58 2 模型創作 1 模型設計 自我評量 3 競賽獲勝 設計規劃 我的作品照
想想看 59 型獨立的輔助電力系統，達到節能效益。系統在風速只有每秒兩公尺的氣候就能夠發電，發電功率雖然不大，卻能充當小在小型發電機的配合下，塑膠風輪經風力吹滾轉動便能產生電力。這套風力發電提升發電效率。電效率，具有尋風功能的尾舵則也可以風罩的設計可以降低啟動風速與提昇發風輪組合而成，另配有尋風用的尾舵；集有數個輕巧且具有齒輪與集風罩的塑膠微型風力機採用的是經過特別設計的，型風力發電機技術。力，已有發明團隊研發了一種嶄新的微為了能讓一般城市都能夠有效運用風 生活應用率較低。但因其尺寸不大、便利可攜，已有人發明腳踏車上的微型風力發電機。它能有一般風力機一半的啟動風速就能啟動運轉，微風情況就能發電，但其發電功發電，就要縮小風力機的規模以降低最大靜摩擦力，因此有所謂的微型風力發電機，產生有效電力。為了讓風場平均風速較小的社區或都會能夠運用風力機的啟動風速約為每秒三米，然而當風速在每秒四米以下時無法著這一台風力機啟動運轉所需的最小風速。一般風力破最大靜摩擦力才行，這就所謂的啟動風速，代表風力機的風輪由靜止狀態到受風開始轉動，需要突哪些地方容易有強風？ 微風發電機 應用科學 啟動風速16
60 5 3 4 2 1 零件清單 35 36 14 40 2541 26 31 10 15 17 19 x2 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x6 x6 x4 x1x1 x7 x1 x2x3 2 3 4 5 6 7 8 9 38 39 x6 x1 x1 x1
61 6 ×6 模型操作影片 完成圖 微風發電機16
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 62 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 還有你想裝在哪裡呢？想想看，如果要把微風發電機裝在腳踏車上，該如何改裝？做做看，用不同的方式產生風，哪些方式可以讓發電機運作。
尋風發電機 應用科學 能量轉換效率17
偏低的情況下，也能確保風力發電機能被有效的利用。調整發電機方向，使風輪正面迎風，提高輸入的風能，這樣就算在風力發電機的轉換效率其原理就像風向儀的箭尾一樣，因面積較大則風阻較大，因此被風推向後，這樣就能自動測得風向信號，再控制發電機轉向。至於小型風力發電機，則會加裝一個尾舵，的風能，必須要有自動尋風的裝置。大型風力發電機會根據風向感測儀的話，輸入的風能會較少。為了因應風向改變也能有效地捕獲更多失，輸出效能都會低於輸入能量。如果風輪不能正面迎風再轉換為電能。因在轉換過程中會有工程損失與送電損水平式風力發電機的風輪，能將風能先轉換為機械能，你會如何判斷一個地方的風向跟風力大小呢？
想想看 63 尋風發電機 (200W~400W) 太陽光電板 (200W~400W) LED路燈 爺爺利用假日帶 Gigi 護環境與節約能源上，未來人類就有美好的環境可以居住。兩者的長處，能源輸出就相對提高了，就像這些照明設施。假如我們多花一點心思在保爺爺介紹說，雖然風力發電機與太陽能板兩者的各別轉換效率都不高，如果能夠整合太陽能板之風能與太陽能整合照明應用。著尋風尾舵的風力發電機之外，亦有搭配頭一望，就能看到奇特的路燈。路燈桿上有來到養雞場感覺就不一樣了，走在路上抬生物能、地熱能、海潮能、海水溫差發電等。生的能源，如水力發電、風力發電、太陽能、也可被稱做可再生能源，指原材料可以再為潔淨能源，指的是不排放污染物的能源。增廣她對綠色能源的認知。綠色能源被稱參觀綠能養雞場，以 生活應用
64 10 9 5 7 3 8 4 6 2 1 100mm 零件清單 俯視圖 28 37 1018 13 x3x1 x1 x14 x6 x2 x1 x1x5 2 3 4 5 6 8 9 14 15 x5x3 25 26 31 32 17 x1 x1 x1 x1 x2 x1 x1 35 36 40 41 x1 x1 x3 38 39 x1 x1 x1 x1
65 14 16 1112 模型操作影片 完成圖 尋風發電機17
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 66 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 試試看，如何讓尋風發電機更容易運作？地隨風向轉動。做做看，將模型以不同角度對著電風扇，測試模型是否能成功
想想看 67 世界首座風力電動汽車充電站於西元 2012 年 現身西班牙的巴塞隆納(Barcelona 安裝容易、低噪音是其優點。機僅需要很小的空間即可運轉，體積小巧，無風向性、不受地形風與亂流的影響、力輸送到電動車充電站，由於垂直軸風力發電塔，上面裝設了一具垂直軸風力發電機，可將電風力電動汽車充電站具有一個約十二公尺的高於電動車的推廣。時也為電動車帶來煥然一新的能源體驗，有利源源不絕的風能，有了開拓性的實際應用，同染的風力發電與電動車充電機制完美結合，讓個藉由風力發電儲能的電動車充電站，將無污)，它是一 生活應用 平式低落，而這些因素也造成了需要較大的啟動力矩，有時還需要以馬達啟動。片轉動範圍比較小。但在風輪尺寸小與重量重的情況下，所提供的轉換效率比水風輪，其優點是可接受來自任何方向的風且結構設計較簡單，以及葉動軸與風向成垂直，其中運用了垂直的平板或弧狀的彎板做成則為垂直軸風力發電機。由於垂直軸風力發電機之轉地面平行則為水平式風力發電機；若與地面垂直風力發電機依其轉動軸的裝設方向來區分，若與風會從哪些地方吹來呢，風向又是如何？ 垂直軸風力 發電機 應用科學 垂直軸風力發電機的特色18
68 5 7 3 8 4 12 70mm ×6 零件清單 24 35 36 40 2641 10 15 17 19 x2 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x6 x10 x10 x6 x6 x6x3 2 3 4 5 7 8 9 38 39 x6 x1 x1 x1 13 x2 18 x1
69 9 11 10 模型操作影片 完成圖 垂直軸風力發電機18
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 70 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 試試看，如何讓垂直軸風力發電機的轉動速度加快？同。做做看，請用不同角度的風吹向模型，觀察模型的作動有何不
想想看 71 電風扇吹出來，就是我們皮膚可以感覺到的風。產生一股作用力，這是牛頓的作用力與反作用力原理。至於被推走的空氣，會從空氣產生磨擦，空氣會被葉片轉動斜面推送前進，被推走的空氣同時也會對葉片扇後方感覺到有股吸入的力量在作用著。當電風扇葉片轉動時，葉片的斜角會與而這低氣壓會使得空氣流向氣壓較高那一方，這也就是為什麼會在電風前吹、使風力更強。因此，電風扇在轉動時，扇葉後方會產生低氣壓，一般電風扇的扇葉有一個扭轉的曲面角度，為了讓空氣更集中地往當 Gogo 另外，電風扇的扇葉設計會使風的阻力大增，扇葉容易失去平衡造成結構破壞。覆鋁，是電磁感應作動的。因為電動機並不帶有磁鐵，線圈無法切割磁場來發電。機，其線圈繞於定子上，而轉子則是鐵芯外面包卻不適合用來發電。由於它採用交流感應電動動軸呈水平，雖然可以看成是一台水平風力機，爺爺說，一般使用交流電的家用電風扇，它的轉於是東尼不很確定地問了爺爺這個問題。看身邊這台電風扇，那應該也可以用來發電囉？然間聯想到，既然風箏可以用來發電，那反過來意猶未盡地玩著電風扇吹風箏時，突註：何謂轉子與定子？一般電動機或發電機都包含轉子和定子，轉子為可旋轉的部份，定子為固定不動的部份，兩者提供周圍的磁場，而使機構運轉。 生活應用 你有看過哪些不同種類的電風扇？ 電風扇 應用科學 水平風力發電機之改造19
72 7 3 4 12 ×3 70mm 零件清單 3542 14 40 2641 15 x2 x1 x1 x1 x3 x4 x2 x3 x3x1 2 3 4 5 8 9 38 39 x3 x1 x1 x1 x1 13 x3 17 x1 18 x1 24 x1
73 11 910 模型操作影片 完成圖 電風扇19
1 2 3 組裝完成 實驗完成 創作完成 自我評量 74 玩實驗動手 玩創意動手 Smart網頁版Manual 試試看，改變電風扇的外觀，並想想它可以用在哪些地方？速。做做看，在模型上增加一組齒輪，讓電風扇可以切換不同的轉
75 回顧模型 18.垂直軸風力發電機16.微風發電機 17.尋風發電機19.電風扇 專題製作4 請利用學習過的模型跟原理，設計一個可變速的尋風發電機。 20
76 2 模型創作 1 模型設計 自我評量 3 競賽獲勝 設計規劃 我的作品照
77 附錄-圖卡 單帆風帆車圖卡，請影印圖片使用。第6課 風帆車1 風帆上方與下方都需呈現一個圓弧狀。上方的摺線只需輕壓對摺，再扣上正確孔洞。
中間需輕壓對摺，兩側對摺後以膠帶黏貼，然後打洞，再放在模型上。 78 第6課 風帆車2 集風風帆車圖卡，請影印圖片使用。
