#1243RR 265 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 望遠鏡
41
零件清單
3
第 12 課 朦朧的倒影
45
第 1 課 白光陀螺
5
第 13 課 單手望遠鏡
49
第 2 課 籠中鳥
9
第 14 課 顛倒世界
53
第 3 課 跑馬燈
13
第 15 課 專題製作 (3)
57
第 4 課 摩斯密碼
17
第 16 課 縮小鏡
59
第 5 課 專題製作 (1)
21
第 17 課 手持變焦鏡
63
第 6 課 投影機
23
第 18 課 簡易顯微鏡
67
第 7 課 眼鏡
27
第 19 課 顯微鏡
71
第 8 課 變焦聚光燈
31
第 20 課 專題製作 (4)
75
第 9 課 放大鏡
35
附錄 圖卡
77
2
零 件 清 單
3
1
2
3
4
5
6
7
8
x1
x2
x2
x30
x30
x16
x6
x12
9
10
11
12
13
14
x6
x12
x6
x16
x8
x4
15
16
17
18
19
20
21
x4
x4
x4
x2
x2
x6
x6
22
23
24
25
26
27
28
29
30
x4
x2
x10
x15
x10
x1
x2
x2
x10
31
32
33
34
35
36
37
38
39
x2
x2
x1
x2
x2
x2
x2
x1
x2
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
x1
x1
x1
x1
x1
x2
x2
x2
x2
x1
清單：找零件 - 檢查 - 核對 序號
零件名稱
品號
數量
序號
零件名稱
品號
數量
26
C-自轉軸鍵
7026-W10-H1O
10
2
27
C-渦桿
7344-W10-A1W
1
2
28
C-關節鍵
7061-W85-F1W
2
30
29
C-OD23mm圓管鏡座遮光蓋
7368-W10-D6D
2
30
30
C-軸固定鍵
3620-W10-A1D
10
16
31
C-日內瓦驅動輪
1243-W10-A2S
2
C-日內瓦從動輪
1
B-扳手
7061-W10-B1Y
1
2
C-8×12底盤
7125-W10-A1SK
3
C-15孔超長齒條
7061-W10-T2D
4
C-長結合鍵
7061-W10-C1R
5
B-短結合鍵
7344-W10-C2D
6
C-3孔長條II
7026-W10-Q2W
7
C-3孔超長條
7413-W10-Y1W
6
32
1243-W10-A1S
2
8
C-5孔長條II
7413-W10-K2W
12
33
C-LED燈泡
E40-08
1
9
C-5孔超長條Ⅱ
7413-W10-X1W
6
34
C-幻燈片滾輪
7368-W10-H1D
2
10
C-11孔長條
7413-W10-P1W
12
35
C-幻燈片主滾輪
7368-W10-H2D
2
11
C-15孔超長條
7413-W10-Z1W
6
36
C-40R凸透鏡
7368-W85-A
2
12
C-3孔1/4弧長條
7061-W10-V1W
16
37
C-40R凹透鏡
7368-W85-B
2
13
C-5×5孔正方框Ⅱ
7413-W10-Q1W
8
38
C-300R凸透鏡
7368-W85-C
1
C-170R凸透鏡
14
C-5×10孔長方框II
7413-W10-I1W
4
39
7368-W85-D
2
15
C-5×15孔長方框
7413-W10-J1W
4
40
C-霧面鏡
7368-W85-E
1
16
C-20T齒輪
7026-W10-D2R
4
41
C-10R凸透鏡
7368-W85-F
1
17
C-40T齒輪
7346-W10-C1B
4
42
C-3V單孔電池座Ⅱ
7363-W85-I1
18
C-60T齒輪
7026-W10-W5Y
2
C-3V/4.5V雙用電池蓋Ⅱ
7363-W10-H3Y
19
C-80T齒輪
7328-W10-G2O
2
43
C-OD23mm圓管鏡座
7368-W10-E1D
1
20
C-30mmⅡ軸
7413-W10-N1D
6
44
C-OD23mm延長管
7368-W10-E2D
1
1
21
C-70mmⅡ軸
7061-W10-Q1D
6
45
C-OD23mm管座
7368-W10-E3D
2
22
C-100mmⅡ軸
7413-W10-L2D
4
46
C-紙卡固定環
7368-W10-E4D
2
23
C-曲軸
7063-W10-B3S1
2
47
C-OD53mm鏡座
7368-W10-F3D
2
24
C-二合一結合鍵
7061-W10-G1W
10
48
C-載玻片+蓋玻片
K41#7368-2
2
25
C-20mm軸扣鍵
7413-W10-T1B
15
49
C-生物切片標本
K41#7368-1
1
本產品不包含電池，請自備 3 號電池 × 2 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
O《正確》有留空隙
A. 留意組裝長方架與齒輪的間距：
B. 扳手：
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。
2
將3V/4.5V 雙用電池蓋斜插入二邊 的凹槽 此處不需放置電池
C. 齒輪組： 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。
如何拆3V電池蓋
如何裝3V電池 1
更多組裝小技巧，請參考
3
往下用力壓扣緊 ( 請小心不要夾到手 )
4
將3V 單孔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
1
白 光 陀 螺
科學 應用
光的原色
自古人們一直認為白色是最單純的顏色，白光是單色光不能分解。於西元 1558 年， 帕爾塔 (Giambattista della Porta) 做了陽光穿過玻璃三稜鏡會出現七種顏色的 實驗，但他解釋彩色是隨白光穿過厚度不同的玻璃逐漸調變形成的，光的本質還是 白色。他的觀念雖然有誤，但也提供牛頓 (Sir Isaac Newton) 重新檢視的機會。 西元 1666 年， 牛頓在一間暗房牆壁上鑽個小 孔，引進陽光射入一塊三稜鏡並折射出七彩的色 光。實驗到目前為止，雖證實了前人的實驗是正 確的，但卻也不能證明什麼。 牛頓領悟到，若能混合這些色光還原成白光的 話，那就太妙了，從來沒人做過這項實驗。牛頓 於是再將這些色光射入另一倒置的三稜鏡，結果真的復合成原來的白光。這一實驗 證明了白光是由許多色光所組成。
生活應用
牛頓利用三稜鏡產生色散的實驗，能將白光 大略分為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等七個主 要顏色。我們也可以進行逆向實驗，將這七個顏
色繪製在圓形紙板上，並把七色板中央插入轉軸，依此做 成陀螺。由於紙板較輕，雖然陀螺很快就停下來，卻能看到旋轉把七色 合成白色。
想想看
為什麼陽光可以分化出有多個顏色的彩虹呢 ?
5
零件清單 3
4
5
8
10
12
15
16
x1
x4
x1
x1
x1
x1
x1
x2
17
18
19
20
21
x1
x1
x1
x1
x1
※ 需配合第 77 頁 光的三原色圖卡 1
2 30mm 3
4
5
70mm
6
1
白 光 陀 螺
6
完成
圖
模型操作影片
7
動 手驗 玩實
做做看，將陀螺快速旋轉，能不能成功讓陀螺上的色 卡變成白色。
動手 玩創意
試試看，把陀螺上的色卡顏色換成不同的顏色組合，看 看旋轉後的效果有什麼不同。
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
籠 中 鳥
科學 應用
視覺暫留
Gogo 和媽媽出門散步時碰巧遇到 Gigi，他發現 Gigi 正快速轉動著一個有著籠中 鳥圖像的模型，等到 Gigi 停手之後，Gogo 才發現原來不是一幅籠中鳥的畫，而是 兩面分別畫上籠子和鳥的圖。 Gogo 好奇的問媽媽，為什麼看起來會像是鳥被關在籠子裡呢？媽媽回答：人的眼 睛看到鳥或籠子時，影象不會立即消失，這種現象稱之為『視覺暫留』，所以當影像 重疊時會感覺像是鳥在籠子裡。 Gogo 興奮的向 Gigi 請教這模型要怎麼完 成，表示自己也要動手做一個來玩。
生活應用
視覺暫留是光對視網膜所產生的視覺，在光停止作用後，仍然 保留一段時間的現象，暫留的時間約為 1/16 秒。卡通和電視、 電影上的人會動，就是這個原理。為使影像的連續動作平滑，減少閃
動，卡通和電視、電影每秒需要 24~30 個畫面。而我們日常使用的電燈 每秒大約閃爍百餘次，但我們基本感覺不到燈光的閃動。這也是因為視 覺暫留的作用。
想想看
除了籠中鳥跟水中魚之外，還有哪些搭配可以做出同樣效果？
9
零件清單 2
4
7
8
9
12
14
16
18
x1
x6
x1
x2
x1
x4
x2
x1
x2
20
22
23
x1
x1
x1
※ 需配合第 77 頁 籠中鳥圖卡 m
30m
1
100mm
3
2
5
4
×4 翻面
10
2
籠 中 鳥 6
7
完成
圖
模型操作影片
11
動 手驗 玩實
做做看，注意轉動模型的速度，看看轉動的快慢對影 響的呈現效果如何。
動手 玩創意
試試看，用白紙畫出不同的圖畫，再比較看看怎樣的圖 所呈現出的效果最好。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
12
3
跑 馬 燈
科學 應用
影像與視覺
十九世紀末，美國加州的英國攝影師麥布里奇 (Eadweard J. Muybridge) 以多個 相機拍攝運動的物體而成功捕捉賽馬奔跑中的每一個動作，並把這些拍攝得到的 連續影像，沿著一塊玻璃圓盤繪製在其外圍上，然後用他發明的動物實驗鏡播放。 那是一種可以播放運動影像的投影機，該機器會 帶動玻璃圓盤的旋轉，旋轉時燈光將外圍上的個 別影像，連續快速地將畫面一一投射到屏幕上，這 樣就能播放這些影像，活動影像看起來就在運動 一樣，這應該算是現代電影最早的萌芽。
生活應用
跑馬燈又稱為走馬燈，早期是在紙糊花燈內置 一葉輪，花燈上繪製人馬等圖案，並於葉輪下 點蠟燭或燈，熱氣上昇引起空氣對流而使葉輪旋 轉，花燈紙像亦隨著轉動。此種走馬燈的圖案影像雖沒達 到真正的視覺動態效果，其概念一直持續演變中。十九世紀初， 人們發明了留影盤，可看成是走馬燈的進階版。該裝置是一個開放式的滾 筒，內有繪製圖案，而鏤空縫等距的圍繞在周圍。手動旋轉滾筒時，通過這 些狹縫觀看旋轉中的圖案，視覺會呈現動態影像效果。
想想看
我們常常看到的動畫片，你知道它的製作原理嗎？
13
零件清單 2
13
14
16
18
19
20
21
23
x1
x5
x2
x1
x2
x1
x3
x1
x1
31
32
38
47
x1
x1
x1
x1
※ 需配合第 77 頁 跑馬燈圖卡 30mm
1
2
70m
m
4
3
30mm
30mm
14
3
跑 馬 燈
5 2
6 1
1
300R
完成
圖
7
模型操作影片
15
動 手驗 玩實
做做看，透過注視定點方式來感受跑馬燈的效果。
動手 玩創意
試試看，請試著幫你的跑馬燈繪製出另一個有趣的故 事。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
16
4
摩 斯 密 碼
科學 應用
光線應 用
有一艘軍艦迷航，指揮將軍急著在濃霧暗夜裡搜尋方位，忽見前方閃爍的燈光，為 避免相撞，於是下令以摩斯密碼打出請閃避的燈號，孰料對方回覆同樣的燈號。 將軍覺得自己來頭不小，希望對方讓步，便下令 打出，我是將軍請閃避。但對方竟回覆，我是小兵 請閃避。眼看越靠越近，將軍很生氣下令再打燈 號，這是軍艦請閃避。這次對方回覆了燈號，這是 燈塔請閃避。這可不是官大船大的說了算，將軍 急忙下令左滿舵，幸好及時閃避。
生活應用
摩斯密碼是世界上最基本的密碼技術，它是由 一種用聲音之短音與長音不同節奏組成字母、數 字、及符號，也可以利用燈光閃亮節奏來表示。因為
摩斯密碼的簡潔易用，人們在戰爭時期或是突發狀況中會使 用到它，例如船難時會用發報機發出 SOS 無線電求救信號。現在 電腦數位通訊技術發達，雖然生活中已看不到摩斯密碼的應用，但在海軍及 岸邊與船隻作業人員都要懂得摩斯密碼。當軍艦出任務需要保持無線電靜音 時，就會與友艦用訊號燈發送摩斯密碼方式傳送訊息。
想想看
生活中可以透過那些方式來跟對方聯繫溝通呢 ?
17
零件清單 2
4
5
6
8
10
11
13
x1
x2
x10
x1
x3
x2
x1
x3
14
16
21
30
33
42
x1
x1
x1
x1
x1
x1
2
1
3
4
18
4
摩 斯 密 碼 5
mm
70
完成
圖
模型操作影片
19
動 手驗 玩實
做做看，兩人一組，配合摩斯密碼表，讓對方猜猜你的 訊號。
動手 玩創意
試試看，設計一組簡單的燈號密碼。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
20
5
專 題 製 作 1
請利用學過的模型跟原理，設計一組可以朝各個方位使用的 閃燈器。
21
1. 白光陀螺
2. 籠中鳥
3. 跑馬燈
4. 摩斯密碼
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
22
6
投 影 機
科學 應用
光影互動
“電影”這一詞是愛迪生 (Thomas Alva Edison) 為這門新藝術起的名字，然而，愛 迪生對待電影的觀念卻存在很大局限，於是法國魯米埃兄弟進行改良，真正的電影 就此誕生了。 他們的放映機裡面裝有 35 毫米鑿孔膠片，有 著重要的間歇運動的牽引機構和遮光旋轉機 構，這兩機構能密切搭配，光線從螺旋槳葉般 遮光旋轉機構中經快門後投射過來，打亮影像， 並運用牽引機構的間歇運動能同步轉動，膠片 亮時保持靜止片刻，當遮光暗時，膠片會被牽引 機構迅速前移。 電影膠片就這樣一動一停，充分符合人眼視網膜上滯留大約十分之一秒左右的視 覺暫留現象，屏幕上便放出清晰的動感畫面。
生活應用
愛迪生受到麥布里奇發明的啟發，任命他最有 才華的員工 迪 克 森 (William Kennedy Laurie Dickson) 負責將活動電影放映機研製出來。活動電
影放映機是白熾燈泡通過膠片下方的旋轉快門照射，觀看者便 能從一英吋直徑的孔洞中欣賞機箱內的電影。這是供個人觀賞的電影，並非 現在大家熟知的共享觀賞的電影。而用手操作的動畫投影機，由於紙捲同輸 送帶般運動，會造成畫面模糊。
想想看
電影院放映的電影是如何呈現在螢幕上的？
23
零件清單 4
7
8
12
15
16
20
21
23
x3
x3
x1
x4
x2
x2
x1
x3
x1
24
31
32
34
35
45
x2
x1
x1
x2
x2
x1
※ 需配合第 77 頁 投影機圖卡 1
2
×4
3
30
m
70
m
m
m
24
6
投 影 機 4
70
m
m
5
70
mm
完成
圖
模型操作影片
25
動 手驗 玩實
做做看，利用空白的放映機膠卷，簡單畫出一系列有趣 的動作或是圖案後放映。
動手 玩創意
試試看，利用筆記本或是書頁的一角，自行創作出能在 書本翻動時有一連貫動作的小作品。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
26
7
眼 鏡
科學 應用
透鏡鏡片
西元前 8 世紀的古埃及人，將水注入球型的玻璃中來放大細小的文字，以及用來觀 看鬥士競技；西元 1000 年左右，歐洲的修道士開 始流行使用透明石英或綠柱石製成的「閱讀石」放 大鏡片閱讀手稿。 世界上的第一 付眼 鏡是鉚接眼 鏡，大 約出現在 1260 年代的義大利，由兩片凸透鏡構成，周圍是兩 個圓形木框，再用鉚釘將兩片透鏡連接在一起。 而眼鏡的鏡架也隨著時代而演化，最早是用手持鏡片的形式來使用，後來發展出架 在鼻子上以及手持長桿支撐鏡片的款式。
生活應用
眼鏡可矯正多種視力問題，包括近 ( 遠 ) 視、 老花、散光或斜視等，但無法根治這些問題， 所以有人會透過雷射或帶隱形眼鏡的方式取代。
上個世紀初，眼鏡的進展慢慢符合人體工學，並在設計及 美學的交互作用下發展至現在的面貌。如今人們對眼鏡的選擇包羅萬象 可以使用各種材質和形狀與之配合，眼鏡不僅成為人類最重要的視力輔 助工具，更是許多人必備的時尚配件之一。
想想看
眼鏡除了調整視力之外，還有哪些其他功能？
27
零件清單 4
5
7
9
11
12
39
x3
x4
x3
x4
x2
x10
x2
1
×4 ×4
2
×2
3
28
7
眼 鏡 4
170R 170R
完成
圖
本產品為仿真模型 請勿長時間配戴
模型操作影片
29
動 手驗 玩實
做做看，更換不同的鏡片，成像效果有何差異？
動手 玩創意
試試看，在眼鏡上加裝遮陽的功能。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
30
8
變焦聚光燈
科學 應用
聚焦
上課時，老師教大家凸透鏡點火的實驗，只要在明亮的陽光下，拿起凸透鏡，並在 下面放著報紙，適當調整透鏡與報紙間的距離， 讓報紙上只出現一個亮點，過一會兒，報紙的亮點 處就會變焦，接著著火起來，而這個亮點與凸透鏡 中心的距離，則叫做焦距。 Gogo 知道陽光下可用凸透鏡聚光，聚合陽光的 熱量，使可燃物的溫度達到燃點而燃燒，但是 Gogo 不明白，用放大鏡聚光時，鏡片會變熱嗎？ 於是週末時 Gogo 自己做了一個實驗，握住透鏡，發現不熱，原來它只是改變了光 線傳播方向使之聚向一點而已。 警語：在模型製作完成後，不可以用聚光燈照射眼睛喔！
生活應用
透鏡是由透明的玻璃或塑膠所製成之透明 體，透過其曲面的設計可以將光線折射而使 光線匯聚或發散。眼鏡、望遠鏡、放大鏡、攝影機
及照相機的鏡頭都是透鏡的一種。透鏡又分兩種：中央部 分較厚，邊緣部分較薄的稱為凸透鏡，有雙凸透鏡、平凸透鏡及凹凸透 鏡三種；中央部分較薄，邊緣部分較厚的稱為凹透鏡，有雙凹透鏡、平凹 透鏡和凸凹透鏡三種。
想想看
哪些地方可以看到利用凸透鏡的物品 ?
31
零件清單 2
5
8
10
11
13
25
x1
x4
x1
x2
x2
x3
x2
33
39
42
x1
x1
x1
170R 1 2
2
1
3
32
8
變焦聚光燈 4
5
完成
圖
模型操作影片
33
動 手驗 玩實
做做看，拿尺出來量測距離，分別找出兩組凸透鏡的 焦距並記錄下來。
動手 玩創意
試試看，你能利用凸透鏡的聚光原理來加熱物品嗎？
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
34
9
放 大 鏡
科學 應用
凸透鏡成像
Gogo 拿起凸透鏡貼近報紙看字，慢慢地拉遠凸透鏡與報紙間的距離，他發現過程 先是字體逐漸被放大，然後畫面就突然失真且變得模糊，距離再拉開一點，反而看 到相反的影像，而且放大鏡拉得越遠，所看圖像則會逐漸變小，於是 Gogo 好奇地 向奶奶請教，凸透鏡會縮小物體的影像，怎麼能叫 放大鏡呢？ 奶奶聽完 Gogo 發現的問題後回答說，放大鏡其 實是凸透鏡的一種，它能看到的像取決於它跟物體 的距離。凸透鏡的放大功能，其實只是利用到它特 定距離的一部分功能。因為古人將透鏡貼近手稿把 字放大好看清楚，才被取名為放大鏡。
生活應用
用來放大真實物體的凸透鏡就叫放大鏡。把 放大鏡置於物體前適當距離，即可從凸透鏡 內觀看被放大的影像。放大鏡主要是放大物體，
可以用來矯正老花眼及遠視眼，因為這些人觀看近處的物 體時，物體成像在視網膜後方，那麼配戴適當焦距的凸透鏡，則近處物 體的成像就能落在視網膜上。但是放大鏡無法放大線條夾角的角度，就 以紙張的四個直角來看，不管怎麼放大還是直角。
想想看
如果課本文字太小時，有哪些方法可以方便閱讀呢？
35
零件清單 2
3
4
5
7
8
13
14
15
x1
x1
x10
x4
x3
x4
x1
x2
x2
16
17
21
25
26
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38
39
x2
x1
x2
x1
x1
x1
x1
x1
1
2
70
mm
3 4
mm
70
36
9
放 大 鏡
5
6
170R
300R
完成
圖
模型操作影片
37
動 手驗 玩實
做做看，放大鏡最大能把字體放大幾倍？
動手 玩創意
試試看，如果一次用兩個放大鏡，能夠得到更大的放大 倍率嗎？
評 自我 Smart Manual 網頁版
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，設計一組可以將影像投射出來的投 影機。
39
6. 投影機
7. 眼鏡
8. 變焦聚光燈
9. 放大鏡
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
望 遠 鏡
科學 應用
透鏡組應 用 I
Gigi 跟家人到鯉魚潭遊玩，沿途將這湖邊 山水盡收眼底。到了水庫上游，Gigi 發現旁 邊有人正用望遠鏡在觀察湖面上的船隻。 Gigi 跑到另一台望遠鏡也想俯視這群山環 繞的湖景，結果什麼也沒看到，這時爺爺 拿出十塊錢硬幣投進望遠鏡的投幣孔並叫 Gigi 再看一次。 Gigi 興奮地大叫說：連船上的人都看得好清楚喔！
生活應用
投幣式望遠鏡是一種固定大型高倍率望遠鏡，大部 分是投入十元可以觀賞一分鐘。常可以在風景區、國 家公園、休閒樂園和知名觀光區看見。一般倍率大約 20-25 倍為主，因為一般會架設投幣式望遠鏡的地點都較 為寬闊。觀光投幣式望遠鏡相對笨重，都搭配著厚粗的鋼鐵腳架， 望遠鏡本身也比較大。因為當我們用一個 20 倍的望遠鏡在觀看的時 候，輕微的擺動搖晃都會被放大 20 倍，導致我們根本無法欣賞鏡頭所傳遞出的美， 所以得搭配堅固的腳架。再者，一台好的投幣式望遠鏡價格 10 萬起跳不奇怪，厚重 堅固的腳架當然得將機身來固定在地面以防被竊。 而且一般投幣式望遠鏡都是在 戶外的，得耐得住長時間的風吹雨打。
想想看
為什麼投幣式望遠鏡沒有投錢就看不到了呢？
41
零件清單 4
9
12
14
15
37
38
43
44
x2
x2
x8
x1
x1
x1
x1
x1
x1
45
47
x1
x1
×4
2
1
×4
300R
3
-40R
42
11
望 遠 鏡
4
完成
圖
模型操作影片
43
動 手驗 玩實
做做看，調整鏡筒的焦距看看誰能看得最遠最清楚。
動手 玩創意
試試看，改造這個模型，使它從單眼變成雙眼望遠鏡。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
44
12
朦朧的倒影
科學 應用
凸透鏡焦距
學校帶 Gogo 到博物館去校外參訪時，Gogo 發現有幾幅圖像被倒放著，旁邊還有 一個構造特殊的小道具，道具上是一片毛玻璃和一片凸透鏡，下方還有拉環可以調 整距離。 Gogo 透過道具去觀賞畫作卻只能看到模 糊的影子，他看完畫作旁邊的說明之後，慢 慢調整凸透鏡與毛玻璃的間距之後，才能看 見畫被翻正之後的景象。 Gogo 便開始跟同學分享這個關於凸透鏡的 原理，還有他掌握到的距離及如何算出凸透 鏡的焦距。
生活應用
當光線從一種介質進入到另一種介質，這時光線會發生偏轉， 不再沿著原來的直射方向傳播，這就是光的折射現象。對於一 般像凸透鏡這樣的玻璃體，由於是一個中凸邊薄曲面，那麼光線
在裡面傳播的過程中將會偏轉，而偏轉方向是朝較厚的一邊折射，又常 見的凸透鏡都是圓形的，並且外薄內厚，所以最終光都向中間偏聚，最 終在凸透鏡中心光線上的一點相聚焦，形成我們看到的亮點，我們稱之 為焦點。這就是放大鏡聚光作用的原理。
想想看
為什麼凸透鏡可以將顛倒的影像翻正？
45
零件清單 2
5
7
9
10
11
12
13
x1
x6
x1
x1
x1
x2
x4
x2
25
39
40
x2
x1
x1
1
霧面 2
3 4
5
46
12
朦朧的倒影
6 170R
×4
完成
圖
模型操作影片
47
動 手驗 玩實
做做看，換不同度數的凸透鏡效果是否會一樣？
動手 玩創意
試試看，有沒有辦法讓毛玻璃呈現出的景象更清晰？
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
48
13
單手望遠鏡
科學 應用
透鏡組應 用 II
如用兩手分別拿一種透鏡，把凹透鏡放在眼前，把凸透鏡放在凹透鏡前，然後對著 遠方的物體觀看，並移動凹、凸透鏡，直到瞭望影像清楚為止。 這就是伽利略望遠鏡，其優點是結構簡單，瞭望成正像，但是視野狹窄，放大倍數 也不高。伽利略望遠鏡是用一個凹透鏡當目鏡和 一個凸透鏡當物鏡所構成。 其中，物鏡的第二焦點與目鏡的第一焦點重合， 當遠處物體射來的一束平行光進入物鏡後，應該 會聚在第二焦點附近，因凹透鏡在光線路徑當 中，又物鏡第二焦點的距離為凹透鏡的焦距，所 以光線經凹透鏡後成像在無窮遠處，通過目鏡觀 察到一個正立虛像，放大率為物鏡的焦距除以目鏡焦距所得的商。
生活應用
這不是世界第一架天文望遠鏡，卻是最有名 的天文望遠鏡，因為製作人是伽利略，在他的 工藝技術提升之下，近代天文學的大門被打開了。
用透鏡組合而成的叫做折射式望遠鏡，以物鏡的凸透鏡和 目鏡做為兩個基本元件。當目鏡為凹透鏡者，稱為伽利略望遠鏡；當目鏡 為凸透鏡者，則稱為克卜勒望遠鏡。
想想看
如果想看到遠方的物體，可以利用哪些工具或是方法？
49
零件清單 5
9
12
37
39
43
44
45
x4
x4
x8
x1
x1
x1
x1
x1
46
47
x1
x1
※ 需配合第 78 頁 光學 ( 紙卡 B) -40R 2
1
×4
4
紙卡
1
B
2
3 2
1
50
13
單手望遠鏡 170R 5
6
完成
圖
模型操作影片
51
動 手驗 玩實
做做看，找出你的望 遠 鏡可以看 清 楚多遠 距離 的 物 體？
動手 玩創意
試試看，改變望遠鏡的長度或鏡片能不能看得更遠？
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
52
14
顛 倒 世 界
科學 應用
焦距之外
加州大學教授喬治曾做過一個實驗，他打造了一副迷 你雙筒望遠鏡，讓看見的東西全都上下、左右顛倒；他 用手從左邊進入視野，看見的手卻是從右邊進來。雖 然影像很清晰，卻感覺很虛假。喬治發現自己遇到的 問題，似乎全來自於過去經驗對這些變化的抗拒；因 此他推論，如果有人一生下來，視野就是上下顛倒的 ( 或至少持續這樣的方式一段夠長的時間 )，他們就 不會覺得這樣不正常。於是，喬治持續實驗了好幾天。 到了第七天，他對上下顛倒的世界開始感到前所未有 的自在，表示自己的「視野環境已經具備徹底的真實 感」。喬治得到的結論是，影像進入視網膜的方式是無關緊要的。大腦能調適 讓視覺、觸覺與空間覺察取得一致性，即「知覺適應」。
生活應用
凸透鏡的成像性質與物體所放的位置有關： 物體放在距透鏡無窮遠處，所成的像會是一 個點；物體放在距透鏡二倍焦距之外，所成的 像為縮小倒立實像；物體放在距透鏡正好二倍焦距上，所 成的像為相同大小的倒立實像；物體放在距透鏡一至二倍焦 距之間，所成的像為放大倒立實像；物體放在距透鏡正好一倍焦距上， 所成的像在無窮遠，也就是不成像；物體如果放在距透鏡一倍焦距以內， 所成的像會是放大的正立的虛像，也就是放大鏡的原理。
想想看
為什麼許多文獻都指出人眼觀察到的東西其實是顛倒的呢？如 果真的是顛倒的為什麼我們感覺不出來？
53
零件清單 4
10
12
14
36
39
43
45
x8
x4
x8
x1
x1
x1
x1
x1
46
47
x1
x1
※ 需配合第 78 頁 光學 ( 紙卡 C)
紙卡
1
C
2
1
2
2 1
170R
4
40R
3
×4
54
14
顛 倒 世 界 6
5
完成
圖
模型操作影片
55
動 手驗 玩實
做做看，在顛倒的世界寫下自己的名字。
動手 玩創意
試試看，做出一只可以顛倒世界的眼鏡，並試著適應它。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
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，設計一台可以調整正立倒立的望 遠鏡。
57
11. 望遠鏡
12. 朦朧的倒影
13. 單手望遠鏡
14. 顛倒世界
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
58
16
縮 小 鏡
科學 應用
凹透鏡成像
Gigi 參加學校的遠足。來到一處景色優美的觀光景點時，他突然想到剛學過光學， 想來驗證一下凹透鏡成像規律的學習成果。 凹透鏡的成像比凸透鏡的成像更為簡單，因為 凹透鏡只能生成縮小的正立虛像。為了求證這 項光學現象，Gigi 臨時向同學借了一副近視眼 鏡，但 Gigi 不是將眼鏡戴在臉上而是拿在手上， 透過近視眼鏡看風景，無論將手上的眼鏡靠近 觀察或是放遠觀看，結果都發現鏡框裡的景象 變小了。
生活應用
現代人由於觀看 3C 產品螢幕太過頻繁又過 於接近或不良閱讀習慣，有許多人都得了近視 毛病。近視的部分原因是因為長期處於看近的狀 態，調節痙攣，造成眼球變長，視網膜後移，使得遠處的 影像經過眼球聚焦後，呈像在視網膜前面，在視網膜上所呈 現的影像因而模糊看不清楚。近視傳統的矯正方式是配戴凹透鏡 來降低眼球的聚焦能力，其原理就是戴近視眼鏡先將光發散，再經過眼睛 聚焦而呈像在視網膜上，有近視的人在配戴近視眼鏡之後，可以在眼睛痙 攣的情況下，仍能看清楚遠處物體。
想想看
日常生活有哪些地方會用到凹透鏡？
59
零件清單 4
10
12
14
37
39
43
44
x6
x3
x8
x1
x2
x1
x1
x1
45
47
x1
x1
170R 1
×4 2
×4 3
缺口朝下
60
16
縮 小 鏡 4 轉 90o
0R
-4
完成
0R
-4
圖
模型操作影片
61
動 手驗 玩實
做做看，更改凹透鏡的數量及位置看看會有什麼不同。
動手 玩創意
試試看，能不能用縮小鏡的鏡片做出一副眼鏡？
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
62
17
手持變焦鏡
科學 應用
焦距的應 用
17 世紀初葉，人們開始使用光學儀器來協助槍械進行瞄準，人的眼睛能力有限 裝 了瞄準鏡就看得清遠處的目標和環境。 隨著長管步槍的發明，火槍的射程及精準度不斷 提升，因此搭配望遠鏡來協助槍械進行遠程瞄準 的需求也開始升高。槍枝望遠鏡式瞄準器大約在 1837 年左右才被實際研發出來，經不斷改良演變， 在南北戰爭時已是精準射手步槍上的常見配備。 而子彈飛行的彈道成拋物線，目標越遠命中的位 置越低，所以槍管得稍微向上抬起的。彈道與視線的交點可能改變，不過這種 誤差是可以透過調整瞄準鏡的方式做修正。
生活應用
瞄準鏡 ( 望遠式 )，是一種運用折射概念的 光學望遠鏡瞄準器具。類似的形式還有紅外 線、機械和雷射瞄準鏡等系統，可以用在各種需 要精準觀測的地方。瞄準鏡看出去的鏡頭一般會配置合 適的標線，提供使用者準確的估計如何命中目標，常使用於步 槍上。目前世界各國的制式步槍幾乎都可以裝載光學瞄準鏡，結合不同 的光學元件可以使其在各種環境限制下 ( 如：豔陽、低光和夜視 ) 都能 使用。
想想看
為什麼轉動瞄準鏡的旋鈕就可以看得更清楚？
63
零件清單 4
5
6
7
9
10
12
14
x4
x8
x6
x4
x1
x1
x6
x1
37
38
39
43
45
x1
x1
x1
x1
x1
2
1
-40R 300R 3
170R
4
×4
64
17
手持變焦鏡 6
5
完成
圖
模型操作影片
65
動 手驗 玩實
做做看，把眼鏡脫掉，透過改變焦距的方式去找到最 適合自己的位置。
動手 玩創意
試試看，把其中兩個鏡片的位置都變成活動式的，增加 整個變焦鏡的調整範圍。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
66
18
簡易顯微 鏡
科學 應用
透鏡組應 用 III
Gigi 和家人到玻璃博物館參加燒玻璃的課程，她發現從波棒拉出的小圓球有著跟 凸透鏡一樣的特性，近看會放大；遠看會倒立縮小。 Gigi 記得在上自然課的時候，自然老師用來讓 大家觀察植物細胞的顯微鏡，就是使用凸透鏡。 Gigi 心想既然玻璃珠也有放大效果，那我能不 能利用燒製的玻璃珠和凸透鏡來製作一台簡易 的顯微鏡？ 於是 Gigi 便開始測量玻璃珠焦距，結合光學與透鏡成像原理著手於簡易顯微鏡的 製作。
生活應用
顯微鏡能將一般難用肉眼看見的細小物品 ( 如：蒼蠅翅膀、植物細胞等 ) 放大，使其能 被肉眼觀察。日常提到的顯微鏡泛指光學顯微鏡，
1590 年由荷蘭的詹森父子所創。它所能放大的倍數與焦 距的掌握 ( 清晰與否 ) 是成就顯微鏡的關鍵。如今顯微鏡已發展出許多 類型，主要有電子顯微鏡，超顯微鏡，和掃描探針顯微鏡等。視需求的不 同分別可以用在電子晶片、科技、醫療等許多產業。
想想看
觀察哪些東西的時候會需要使用顯微鏡呢？
67
零件清單 4
5
8
9
10
12
13
36
x1
x4
x2
x1
x1
x4
x1
x1
37
41
43
45
x1
x1
x1
x1
3 1
2
-40R 40R
68
18
簡易顯微鏡 4
完成
圖
模型操作影片
69
動 手驗 玩實
做做看，觀察一元銅板上的紋路是否清晰。
動手 玩創意
試試看，修改模型去掉底座，直接去觀察無法裁切的物 品 ( 如：木頭、皮膚等 )。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
70
19
顯 微 鏡
科學 應用
透鏡組應 用 IV
這不是世界第一台顯微鏡，卻是最有名的顯微鏡，因為主人 翁是虎克 (Robert Hooke)，他是用顯微鏡看到細胞的虎克 和探討彈簧之虎克定律的虎克。 虎克根據別人的資料改良設計了一台由兩個凸透鏡組成的 複式顯微鏡，虎克進而利用顯微鏡進行了一系列的觀察與 實驗，將自己用顯微鏡觀察所得到的結果寫成了微物圖解 一書，他用顯微鏡畫下了跳蚤，畫下顯微鏡下人眼從未看 過的微觀世界。
生活應用
光學顯微鏡是一種利用光學透鏡產生影像放大的 顯微鏡，基本上是由物鏡和目鏡這兩個凸透鏡將物 體入射的光放大成像。但凸透鏡成像不見得有放大作 用，要將物體放在凸透鏡焦點附近才當成放大鏡，或是將物體 放置於一倍與兩倍焦距之間，也能得到放大的倒立實像。因此，顯微 鏡的透鏡組應用設計中，把觀察物體放置於第一個物鏡的一倍到兩倍焦距 之間，便可在凸透鏡後形成放大倒立實像，然後在實像後離開約第二個透鏡焦距的 位置，放置另一個凸透鏡，也就是目鏡，以達到再次視角放大的效果，這就構成顯微 鏡的成像原理。
想想看
我們所知的事物中，有沒有什麼是小到連顯微鏡也看不到呢？
71
零件清單 2
4
5
6
7
8
9
10
12
x1
x8
x15
x3
x4
x1
x1
x4
x12
14
15
33
36
41
42
43
44
45
x1
x2
x1
x1
x1
x1
x1
x1
x2
※ 需配合第 78 頁 光學 ( 紙卡 C) 2
1
3
×4
40R 4
5
×4
6
紙卡 C
×4
72
19
顯 微 鏡 7
8
11
10
完成
9
圖
模型操作影片
73
動 手驗 玩實
做做看，請畫出顯微鏡觀察到的畫面。
動手 玩創意
試試看，配出不同倍數的顯微鏡。
評 自我 Smart Manual 網頁版
量
1
2
3
組裝完成
實驗完成
創作完成
74
20
專 題 製 作 4
請利用學過的模型跟原理，設計一個可以有兩個功能以上的 透鏡組。
75
16. 縮小鏡
17. 手持變焦鏡
18. 簡易顯微鏡
19. 顯微鏡
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
76
附錄 - 紙卡 請影印圖片使用。
第 6 課 投影機
第 1 課 白光陀螺
第 2 課 籠中鳥
第 3 課 跑馬燈
77
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