#7361-CN

GREEN ENERGY 綠色 能 源 系 列

# 7361

能 陽 太 組 門 入 械 機

8+ 61 11 年齡

數量

模型

› › › 目錄 齒輪 傳 動 4-9 頁

模 型： 第 1 部分 2 5 - 3 8 頁

如何傳送機械能量

組裝 太陽能 車

模 型： 第2 部分 39 - 56 頁 組裝其他的太陽 動力 裝 置與機 械 太陽能電池 10 -2 4頁 將 學習太 陽 能電 池 如 何 如 陽 光 轉 變 成 電 力，並 何使 用該電力

✔

知識補給站

你可以在第9、 16到17、21到 24、 與38頁找到補 充訊息。

1

› › › 重要資訊 安全資訊

安全資訊

親愛的家長

警告！不適合 3 歲以下兒童。因較 微小的零件可能會被誤吞，而有窒 息的危險。

太陽能是有趣、先進科技，而且不 難了解。本產品讓小小科學家清楚 了解有趣的太陽能科學－從光產生 電力。

警告！此產品包含一些很細小的零 件。請小心注意，手指，頭髮，其 他身體部位或精緻物體不會受到運 動部件的傷害或被卡住。 組裝模型 時需小心。 警告！請妥善保存包裝和說明書， 因為它們包含了重要資訊與告知事 項。 警告！實驗材料和裝配的模型須存 放在幼兒接觸不到的地方。

這套實驗性太陽能玩具的設計，幫 助你的孩子更貼近令人著迷的機械 與太陽能世界。以多功能的材料與 淺顯易懂的範例，探索物理測量與 定律的世界－並且讓孩子更加了解 在學校會學到的東西。 此獨立實驗步驟是以不同並可互相 連接的零件一步步組裝而成。剛開 始組裝需要一些耐心與練習。理想 情況是你能幫助孩子直到他或她熟 悉連接方法。 一些實驗可能需要您家裡的一些額 外的常見物品。 請幫助您的孩子選 擇這些項目。

我們希望您和您的孩子將會在實驗過程 中獲得豐富的樂趣！

2

實驗包內的零件 1

2

×2

×2

3

4

5

×2

×14

11

6

×2

×2

12

×2

16

17

×3

×2 24

×2

18

7

8

×4

×1

13

19

9

14

10

×2

15

×4

×2 ×1

×1

20

21

22

23

×1

×2

×1

×2

×4

×1 25 ×1

×1

清單 : 找零件 - 檢查 - 核對 號碼

3

描述

數量

品號

1

C-軸固定鍵

描述

數量 2

3 6 2 0 - W 1 0 - A1 D

品號

號碼 21

C-30mmⅢ軸

2

7061-W10-A1D

2

C-凸輪連結鍵

2

7026 -W10 - J3 R

22

C-60mmⅢ軸

1

9 0 6 0 - W10 - B1D

3

C-軸扣鍵

2

11 5 6 - W 1 0 - A1 R

23

C-100mmⅢ軸

2

7413 -W10 - L1D

4

C-長結合鍵

14

70 61- W10 - C1R

24

B-扳手

1

7061-W10-B1Y

5

C-雙向轉接鍵

2

70 61- W10 - J1S K

25

C-1.5V太陽能馬達盒

1

1114 - W 8 5 - A1

6

C-單向轉接鍵

2

70 61-W10 - J2S K

7

C-3孔1/4弧長條

4

70 61-W10 -V1SK

8

C-3孔長條

1

7026-W10-Q1SK

9

C-5孔長條

2

7413 -W10 - K1S K

10

C-5孔超長條

4

7026 -W10 - S1SK

11

C-7孔圓角薄長條

2

7362-W10-D1SK

12

C-11孔圓角薄長條

2

7362-W10 -D2SK

13

C-11孔長條

2

7413-W10-P1SK

14

C-5×5孔正方框

1

70 2 6 - W10 -V1S K

15

C-5×10孔長方框

1

7026-W10-U1SK

16

C-20T齒輪

3

7026 -W10 - D2R

17

C-40T齒輪

3

73 4 6 - W10 - C1B

18

C-60T齒輪

1

7026 -W10 -W5Y

19

C-OD44×8mm塑膠輪

4

880 -W25 -Q1

20

C-27mm馬達短軸

1

7026-W10-L1SK

你會 需要： 陽光、桌燈、螢光燈、索 引卡、木塊、捲尺或碼 尺、粉筆或膠帶、碼錶或 計時器、厚木板。

齒輪傳動

TRANSMISSIONS 傳動能讓你傳送機械能量。你的太陽能模型會大大 仰賴傳動來啓動輪子與其它元件。在這個部分，你 會學習到如何使用齒輪來增加輪子速度或是增加輪 子扭力。

4

太陽能電池 模型 1

實驗包內的零件 2

14

15

x1

x1

x1

16

18

x1 x1

21

x2

A

齒輪測試一 如何組裝：

60 齒

B

1. 如圖所示組裝元件。

20 齒

2. 慢慢將齒輪 A 轉一圈，這就是一個循環。 轉動時，仔細觀察齒輪 B。 當齒輪 A 轉一個循環時，齒輪 B 轉了 每 幾圈 ?

3. 現在慢慢將齒輪 B 轉一圈，並觀察齒輪 A. 每當齒輪 B 轉一個循環時，齒輪 A 轉了 幾圈 ?

→ 新知大探索

A

B

C

D

?

了3圈。齒輪 環時，齒輪B轉 齒輪A轉一個循 此，每當兩 輪B有20齒。因 A有60齒，而齒 經轉了一圈， 齒時，小齒輪已 個齒輪齧合20 齒輪B轉一 了1/3圈。每當 而大齒輪只轉 了1/3圈。 圈，齒輪A只轉 可以知道 輪A快。所以你 齒 比 的 動 轉 B 齒輪 旋轉的速度。 齒輪能夠改變

5

黃色齒輪轉動時，能夠帶動下列 哪一個紅色齒輪位置轉?

：

模型

問題：

2 太陽能電池

A

實驗包內的零件 2

14

15

x1

x1

16

x1

18

x1 x1

21

x2

齒輪測試二 如何組裝： 1. 如圖所示組裝元件。 問題： 2. 做任何動作前，先預測：

答案 A： 紅色齒輪以逆時針方向轉動 A

B

問題：

你以順時針方向 ( 如藍色箭頭所示方向 ) 當 轉動黃色大齒輪，紅色小齒輪會往哪個方 向轉動 ?

3. 現在轉動齒輪，測試你的假設。

?

索 → 新知大探 A 問題：

色齒輪以 時針轉動時，紅 當黃色齒輪順 彼此的轉 合的齒輪改變 逆時針轉動。齧 連串連鎖 不只齒輪列（一 動方向。因此， ，也能夠 變齒輪的速度 齒輪）能用來改 的旋轉方向。 用來改變齒輪

答案 B： 紅色齒輪以順時針方向轉動 B

A

6

太陽能電池 模型 3

實驗包內的零件 問題： 2

14

15

x1

x1

A 16

x2

x1 18

A

問題：

21

22

x2

x1

B

17

x1

x1

齒輪測試三 如何組裝： 1. 如圖所示組裝元件。 問題： A

B

答案A： 藍色齒輪以逆時針方向轉，黃色 齒輪以順時針方向轉 A

2. 現在先預測： 你向左轉動紅色小齒輪，藍色中齒輪與 當 黃色大齒輪會往哪個方向轉動 ?

3. 現在轉動齒輪，測試你的假設。

→ 新知大A探索

?

色齒輪以 時針方向轉，黃 藍色齒輪以順 紅色齒輪轉 。黃色齒輪與 逆時針方向轉 改變了兩 是因為方向被 動方向一致，這 黃色齒 何改變嗎？觀察 次。齒輪列有任 係來回答。 在速度上的關 輪與紅色齒輪

7

答案B： 藍色齒輪以順時針方向轉，黃色 齒輪以逆時針方向轉 B

B

模型

太陽能電池

4

實驗包內的零件 2

10

x2

x4 17

x1

14

15

x1

x1

16

x1 18

21

22

x2

x1

x1

齒輪測試四 如何組裝： 1. 如圖所示組裝元件。 2. 現在先預測： 你以順時針方向轉動黃色大齒輪時， 當 藍色齒輪會往哪個方向轉動？

答案A：順時針方向

→

新知大探索 ?

答案B：逆時針方向

輪列轉 時針方向轉。齒 藍色齒輪以順 垂直，改 齒輪能夠互相 彎！你看到這些 變動力平面。

齒輪

比 =

被動 動力

齒輪

齒輪

齒數

齒數

8

› › › 知識補給站

機械 能被稱為機械的東西，必須要有動力來源

增加扭力

與將動力從一個地方傳送到另一個地方的

在實驗 1，你的齒輪有 1:3

方式－傳動。動力能有許多來源，例如熱

的齒輪比。每當黃色動力大

能或是電力。動力能以許多方式傳送。像

齒輪轉一圈時，紅色被動小

剛剛實驗 1-4 的齒輪列就是很好的例子。

齒輪會轉動 3 圈。

此套裝玩具包含一個稱做為太陽能馬達盒

在太陽能馬達盒中，剛好相

的特殊機械。這是將光能轉變為動能的單

反。四個齒輪串快速旋轉動

一裝置。光源能夠是陽光甚至是能量充足

力軸並降低速度。

的燈。動力是馬達盒任一邊凸出的旋轉 軸。

但為什麼要降低速度呢？ 答案很簡單：當減低齒輪列

但是太陽能馬達盒如何將光能轉變成動

中的輸出齒輪速度時，會增

能？上方的太陽能板（一連串光電板）暴

加輸出齒輪的扭力。扭力是

露於足夠光線下時會產生電流。電流轉變

測量旋轉物體的轉向力。在

成電力，造成動力軸旋轉。因此，包含四

這例子中，你可以想像成一

個齒輪的傳動將動力帶至馬達盒側邊的

個齒輪要轉動另一個齒輪

軸，用來啟動你的模型！

的力量。

下一章節會解釋太陽能板與電力。首先，

因此，透過降低速度，太陽

我們先看看太陽能馬達盒中的傳動如何進

能馬達盒增加轉動齒輪與

行。

軸的動力，並啟動你的車子 與裝置！ 30 齒 8齒 8齒

9

36 齒

太陽能電池

SOLAR CELLS 要讓馬達啟動，你需要太陽能板提供 的電力。在本章節中，你會利用測試 車進行一連串的實驗，教你太陽能板 如何運作，且在什麼情況下作用最大。

10

太陽能電池 模型 5

實驗包內的零件 4

5

8

9

10

16

x3

x2

x1

x2

x1

x2

19

x4

20

21

x1

17

x1

25

x1 23

x1 x1

組裝測試車

1

如何組裝： 1. 如圖所示組裝各元件，照著每個 圖片步驟組裝。

小技巧：

2

利用扳手做為槓桿，將結合鍵 移除 !

3

21 22

11

→ → → → →

模型

5 太陽能電池

4 2023

5 20

23

紅色小齒輪和

6

框架之間要留 1mm的空隙， 模型轉動較佳。

7

→ 新知大探索

?

以進行數 一輛測試車，可 你已經組裝好 運作！ 如何讓太陽能 個實驗來學習

12

太陽能電池 模型 6 1

光源 你會需要... → 測試車 → 晴朗的好天氣

2

→ 陰天

3

→ 日光桌燈 → 螢光燈

如何做實驗： 在下列燈光情況下測試你的太陽能馬達盒 如何啟動你的模型車。 1. 室外太陽高掛的晴天 2. 室外多雲或陰天 3. 室內日光桌燈 ( 建議使用 75 瓦以上燈泡 )

4

4. 室內螢光燈，例如螢光燈管或是螢光燈泡

在哪種光源下，模型車跑得最快 呢？哪種光源無法提供足夠能量 啟動馬達？你有觀察到光源強度 與馬達速度之間的關係嗎？

13

→ 新知大探索

?

得最快。但 陽光讓車子跑 晴朗天氣的太 近的話，連 離太陽能板夠 是如果燈泡距 所以螢光 夠啟動車子。 螢光燈泡也能 不夠近就 很亮，如果靠得 燈雖然看起來 雲的天氣 馬達的能量。多 沒有足以啟動 馬達－太陽 夠的陽光啟動 也可能提供足 強大的！ 光的能量是很

模型

7 太陽能電池

測試不同光源程度 你會需要... → 測試車 → 晴朗的好天氣或是日光桌燈 → 小卡片（例如索引卡）

如何做實驗： 1. 將測試車放在陽光或是桌燈下讓馬達 運轉。 2. 拿一張小卡片，例如索引卡，蓋住 1/3 太陽能板表面，注意馬達的速度。 3. 蓋住 1/2 太陽能板表面，注意馬達的 速度。 4. 蓋住 2/3 太陽能板表面。 馬達還會動嗎？

→ 新知大探索

?

正比。 與能量輸出成 太陽能板表面 板越 光源下，太陽能 假設在同樣的 電力。 大，會產生更多

14

太陽能電池 模型 8

太陽能板最佳斜度 你會需要... → 測試車 → 太陽高掛的晴天 → 小木塊

如何做實驗： 1. 將測試車拿到室外陽光下，並架在木塊 上，讓車子不會移動。 2. 使用不同的木塊放置車子，讓太陽能板 與陽光產生不同角度。 什麼方向的太陽能板讓馬達 轉動最快？

→ 新知大探索

?

，馬達轉動 接面向陽光時 當太陽能板直 行照射地 陽很遠，陽光平 最快。因為太 光，光線垂 板 直接面向陽 球。當太陽能 現傾斜角 能板與太陽呈 直照射。當太陽 產生 越多 直，每單位面積 度，角度 越垂 23頁。 能量。詳見第

15

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太陽能電池如何運作? 太陽能電池使用半導體電子材料的平面裝

電力現象是稱為電子的負電荷，穿過導體

置將光子，或是光源分子，轉化成為電力。

材料的運動。電力在某些材料能夠輕易傳

半導體在兩個暴露於光線下的平面會產生

導，像是金屬，而在其它材料傳導性很差，

電壓 ( 伏特 )，或是電差。你可以想像在

例如塑膠。我們發現某些材料，例如矽，

兩點之間也有電壓產生的電池。這項科技

在純淨形式下導電很差，但是在特別情況

稱為光電學。

下，能成為較好的導體。我們稱之為半導 體。

在太陽能電池裡，電子透過暴露於光源下轉變成動力。太陽能電池的設計是讓電子朝 特定方向流動，在有較多電子的一邊定義為負極，較少電子（或是有更多電子”空洞”） 的一邊稱為正極。為了完成這個電流，純矽必須加入雜質或是其它元素成為更佳的導 體。這程序稱為摻雜。

1

1. 兩層矽 太陽能電池中有兩層處理過的矽。第一

為n 型矽。另一層加入硼，造成不足的 電子或是更多電子洞。這一層帶正電，

電子洞

自由電子

自由電子

n型層

電子帶負電，這層也帶負電，因此稱之

電子

電子洞

n型層 p型層

層加入磷，造成充足的自由電子。因為

電子

n型層 p型層

因此稱之為p 型矽。

n 型矽放置在 p 型層旁邊。所有 n 型層 中的自由電子流到 p 型層的洞中，產生

2

p-n 交會處

n型層 p型層

2. 結合兩層

p-n 交會處

電子能從 n 型層流到 p 型層，但是無法 從 p 型層流到 n 型層。兩層相遇的地方

p型層

電場。在兩層相遇處，發生有趣的事：

太陽

稱為 p-n 交會處。你可以想像一個山

光子(陽光) 接觸層

接觸層

n型層 p型層

→ →

n型層

丘，電子可以輕易滾下山丘 ( 到 p 型層 )，但是很難爬回山丘上 ( 到 n 型層）。 太陽 光子(陽光)

負荷 (馬達)

16

負荷

p型 n型層

p-n 交會處

p型層 n型層

3. 來點光線吧

3

當太陽能電池暴露在光線下，

回到n 型層，這就是完整的太 陽能電池電路。

太陽

n型層

光子(陽光) 接觸層

負荷 (馬達)

p型層 n型層

透過負荷( 例如燈泡或馬達)，

接觸層

負荷 (馬達)

p型層

電線連接將電子導出p 型層，

太陽 光子(陽光)

光源能量刺激p 型層中的電子 ，並且從洞中掙脫。接觸器與

IT OUT › › CHECK › 知識補給站

p型層

→ →

p-n 交會處

接觸層 電流 接觸層 太陽

4. 電子流

電子能透過p-n 交會處方向移 動，它們必須經過電線與負荷 回到n 型層產生電流。

n型層

太陽

負荷 (馬達)

p型層 n型層

很容易被其它電子補上。因為

4

負荷 (馬達)

p型層

當電子移動時，空出來的位置

電流

電流

電流

擁有一層 p 型層、n 型層與 p-n 交會處 的基本太陽電池稱之為第一代光電學。 第二代光電學有許多層與許多 p-n 交會 處吸收更多光線。也有不使用傳統 p-n 交會處的第三代光電學。這只是簡單的 描述，我們鼓勵你從書中、網路、自然 老師那發現更多太陽能電池如何運作的 知識。

17

玻璃 層 覆蓋 防炫光 觸層 上接 n型矽層 矽層 觸層 p型 下接

模型

9 太陽能電池

時間測試 你會需要... → 測試車 → 捲尺或碼尺 → 粉筆或膠帶 → 碼錶或計時器 → 晴天，平滑的地面

如何做實驗： 1. 利 用捲尺或碼尺，在平滑地面測量距離， 並使用粉筆或膠帶標示起點與終點。在 我們的例子中，我們使用的距離是 3 呎。 但你可以用不同距離做實驗。 2. 利用碼錶或計時器，計時測試車從起點 到終點所需要的時間。把時間記錄下來。 測試車 A

距離 (D )

→ → → → → 18

太陽能電池 模型 9 測試車B

時間測試 如何繼續...

距離 (D ) 3. 現在，在測試車上改變紅色與藍色齒輪 來創造不同版本的車子。我們稱之為新

4. 就像測試車 A 那樣，利用碼錶或

版”測試車 B”，原始版本稱為”測試車 A”。

計時器，計時測試車 B 從起點到

你需要拿走馬達與後軸來改變齒輪，然

終點所需要的時間。把時間記錄

後再次替換它們。稱為”測試車 A”。你

下來。

需要拿走馬達與後軸來改變齒輪，然後 再次替換它們。

→ 新知大探索

?

使 用速度 比測試車B快。 測 試 車 A 明顯 試 車B快 測 試 車 A 比測 計算，你會發現 的速度。同 輪就改變車子 兩倍。改變齒 實驗，學 力。進行下一個 時也改變了扭

速度 (S ) =

距離 (D ) 時間 (T )

習更多。 範例

19

測試車 A =

D T

=

3呎 = 0.75 呎/秒 4秒

測試車 B =

D T

=

3呎 = 0.375 呎/秒 8秒

你的測試車 呎 秒

=

呎/秒

=

呎/秒

呎 秒

模型

10 太陽能電池

扭力與速度 你會需要... → 模型 9 的測試車 A 與 B → 捲尺或碼尺 → 大木塊或厚紙板或其它平面 → 木塊或書本 → 碼錶或計時器

高度(H) 距離(D)

→ 晴天

如何做實驗： 1. 找一個大小至少有 3 呎 x2 呎的大木 塊或是厚紙板或是其它平面做為斜 面。 2. 將斜面一端設置在木塊或是一本薄書 上，創造低傾斜面 ( 稍為傾斜 )。 3. 現在，計時兩輛測試車 (A 與 B) 需要

5. 再次計時兩輛車爬坡時間。繼續增加 斜度直到其中一輛無法爬坡。 6. 現 在，繼續增加斜度測試另一輛車， 直到無法爬坡為止。 哪一輛車能爬得較陡？是模型 9 較快 的車還是較慢的車？

多久時間從斜面一端爬上另一端？ 車子爬得上去嗎？ 4. 增加另一木塊或書本增加傾斜度。

→ 新知大探索

?

比測試車 B（較慢的車） 模型9的測試車 實驗結 斜面。從這兩項 A更能爬較陡的 增加速度 何利用齒輪來 果，你將瞭解如 能提供有限 。太陽能板只 或是增加扭力 產生更多 要利用齒輪來 能量，所以我們 速度或能量。

20

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速度、扭力、與齒數 到目前為止的實驗，我們學習了扭力與轉速跟齒輪成反比關係。一個提高，另 一個就降低。齒輪轉速與齒數也成反比關係。因此，這表示扭力與齒輪齒數成 正比關係。 以下是我們如何計算測試車 A 與 B 之間的扭力與速度差異。 模型 A : 40齒齒輪驅動20齒齒輪

齒輪比 = 被動齒輪齒數 動力齒輪齒數

=

動力齒輪

20 40

=

1 2

扭力降低２倍 速度增加２倍

被動齒輪

有利於平面速度

模型 B : 20齒齒輪驅動40齒齒輪

齒輪比 = 被動齒輪齒數 動力齒輪齒數

=

40 20

= 2

動力齒輪 扭力增加２倍 速度降低２倍

被動齒輪

有利於爬坡

齒輪列中齒數、速度與扭力的關係： 齒輪比 =

21

被 動齒輪 齒 數 動力齒輪 齒 數

=

動力齒輪 速 度 被 動齒輪 速 度

=

被 動齒輪 扭力 動力齒輪 扭力

太陽能

我們使用的能源大部分來自太陽，不論形式為 何。就連化石燃料都是史前時代仰賴或儲存太陽 能量的動植物殘骸。有了太陽能電池，我們可以 將太陽能轉變成電力，這比將化石燃料轉變成電 力更加直接。但是太陽可以給我們多少能量？

太陽

太陽散發光線－就像檯燈一樣，但是更加地 亮。檯燈需要電力發光，太陽本身就有燃料。 太陽能量很大，即使全世界所有的燈泡都無法 產生跟太陽一樣的亮度。 來自太陽的能量稱之為輻射。每秒大約有6億 噸的氫在太陽內部融合成氦。過程中，大量能 量以光與熱的形式釋放。太陽每秒產生 63,000kWh/m 2 的輻射能量。

22

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太陽輻射角度 太陽離地球很遠，太陽光線幾乎是平行照射地球。因此，當太陽在頭的正上方， 它的射線垂直照射地球 ( 成 90 度角 )。當太陽與你在地球上的位置相對低時， 太陽射線以低角度照射地面。它們也以相同的低角度通過一層層的大氣層。 太陽照射地面的斜度越高，相同 當光線以較低角度照射表

光線或光子照射的面積越大。因

面時，每單位面積能量較

為相同能量散佈在較大的表面積，

低。

每單位面積的能量較低。這就是 為什麼夏天時，當太陽在天空位 置較高時，比冬天位置較低時， 光

線

感覺較熱。

即使在1億5千萬公里，地球繞著太陽運行的

整體而言，地球每年從太陽得到大約

距離，輻射量仍有1.4kWh/m 2。地球只吸收

1.1x1018 的太陽能。長遠來看，每年地球產

部分能量，其它能量則反射回到太空中。

生與消耗的能量只有大約1.3x1014。因此， 太陽給的能量是我們一年消耗量的 8000

太陽輻射在世界不同區域會有不同的變化。

倍！這表示在一小時內，太陽就提供了地球

這跟雲層覆蓋量以及地球傾斜有關。在紐

生物ㄧ整年所需的能量。

約，每年大約有1,000kWh/m 2的太陽能， 洛杉磯有1,700，而薩哈拉沙漠則有 2,200 kWh/m 2。比較這些數據，美國人平 均每年只使用13,500 kWh/m 2。

23

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太陽能電池的歷史 一位叫做Alexandre-Edmond Becquerel 的法國物理學家在1839年發現了光電效 應。他示範光能夠影響物質的電流。他的 實驗證明浸在酸中的金屬電極在陽光下產 生更多電力。之後，科學家稱之為光電效 應，或光伏特效應。藉由這重大的發現可 得知在特定情況下，光能夠轉變成電能。 1883年，一位叫做Charles Fritts的美國 發明家建造了第一個利用硒製版打造的太 陽能電池。根據今日的標準，那非常的沒有 效率。 經過這幾年，許多科學家針對光電效應做 了許多研究。1939年，一位叫做 Russell Ohl 的美國工程師在矽中發現p-n交會 處，而到了1946年，他申請第一個現代太 陽能電池的專利。 單晶矽

1958年，美國將第一個太陽能衛星 Vanguard I，發射到太空中，顯示過去100

Vanguard I (NASA)

年來光電科技的進步。 自1980年代以來，越來越多光電系統安裝 於全世界，為商業、住宅、與工業應用產生 電力。

24

模型：讓你的 太陽能板運作 在這個章節中，你將透過組裝10個不同的 太陽能模型，印證你所學的齒輪傳動及太 陽能板知識。

NASA 太陽神原型是以太陽能 與燃料電池為動力的遙控飛行 器 (NASA)。

25

模型

11 賽 車

實驗包內的零件 4

8

9

10

13

x5

x1

x1

x2

x2

14

16

x2 x1

19

21

x2

x4

1

25

23

x1

x1

2

3

22 21

→ → → → →

26

賽 車 模型 11 4

22

21

5

20

23

6

27

→ → →

EXPERIMENT 11

模型

11 賽 車

7

8

紅色小齒輪和框架之間 要留 1mm 的空隙，模 型轉動較佳。

9

→ → →

28

摩 托 車 模型 12

實驗包內的零件 1

4

5

8

9

10

x1

x4

x2

x1

x1

x1

17

19

20

13

16

x2

x1

x1

x4

23

25

x1 x1

21

x1

x1

1

2

29

→ → →

模型

12 摩 托 車

3

4

23

20

20 23

5

→ → →

→ → →

30

摩 托 車 模型 12

6

22

7

藍色齒輪和框 架之間要留 1mm 的空隙， 模型轉動較佳。

31

模型

13 迴 轉 車

實驗包內的零件 3

4

6

9

10

13

x2

x 11

x1

x2

x4

x1

16

17

19

x2

x3

14

x3 x1

25

1 x1

21

22

23

x1

x1

x2

21 22

2

2320

3 11

3 23 20

11 3

→ → →

32

迴 轉 車 模型 13

4

5

6

33

→ →

→ → →

模型

13 迴 轉 車

7

8

21 22

藍色齒輪和框架之間要 留 1mm 的空隙，模型 轉動較佳。

9

→ → →

34

跑 車 模型 14

實驗包內的零件 3

4

5

x 2 x 11 x 2

6

7

8

10

x2

x3

x1

x4

11

12

14

x1

13

16

x2 17

x2 20

x2 19 25

x2 21

x1

1

x1

x4 23

x1 x2

x1

2

3

4

5

113

2023 311

15 7

35

→ → →

模型

14 跑 車

6

23 20

7

8

21 22 21

2122

9

→ → →

→ → →

36

跑 車 模型 14

10 11

12

藍色齒輪和框 架之間要留 1mm 的空隙， 模型轉動較佳。

37

→ → →

› › › 知識補給站

現實世界 裡 的

太陽能車

在太陽能車設計中，重量與表面積 是兩項關鍵因素：重量越輕，移動 車子所需要的能量越少－表面積 越大，能夠產生更多電力。挑戰通 常在於，增加表面積的同時，重量 也會增加。 每年的世界盃太陽能車大賽，吸引

想想看

來自各國的工程師，挑戰在最短時

為什

車子 麼要把

做成這

種形狀

?

間橫跨澳洲南北共1,877哩。

太陽能飛機需要很大的 翅膀提供足夠的表面積， 來產生足以讓飛機起飛 的電力(NASA)。

總重 飛機的

太陽能 原料。 使用輕

量很關

鍵，因

此

38

挖 土 機 模型 15

實驗包內的零件 2

3

4

6

7

8

9

10

x2

x4

x1

x2

x4

5

x 1 x 2 x 10 x 1 11

12

x2

13

x1

14

15

x1

x1

21

16

x2

x2

17

19

x2

x2

1 2

25 23

x2

x1 x1

3 4

6

5

39

→ → →

模型

15 挖 土 機

7 8

20 23

9

10

11 12

22 21

→ → →

→ → →

40

挖 土 機 模型 15 13 14

15

22 21

17

16

113

3 11

10 2

紅色小齒輪和框架 之間要留 1mm 的 空隙，模型轉動較 佳。

18

確保這個軸沒有凸出於 齒輪外。

41

→ →

模型

16 太陽能風扇

實驗包內的零件 3

4

5

6

7

8

10

x2

x9

x1

x1

x4

x1

x4

11

12

x2

13

x2

14

15

x1

x1 22

x1

16

x2 17

x2 18

x1

1

x1

19

x1 25

23

x1 x1

2

3

4

→ → →

42

太陽能風扇 模型 16

5

113

113

6

22 21

7 23 20

8

43

→ →

→ → →

模型

16 太陽能風扇

9

10

請在輪子與框 架間保留適當 的距離。

11

→ → →

44

旋轉飛機 模型 17

實驗包內的零件 2

4

x1 x8

5

6

x1

x1

7

8

x4

x1

9

10

x2

x4

11

12

13

16

x2

x1

x2

x2

14

15

x1

x1

17

x1

1

2

18

x1 25

20

x1

23

21

x1

x1 x1

4 3

5 6

45

2 10

模型

17 旋轉飛機

8 7 23 20

9 21 22

10 11

12

46

旋轉飛機 模型 17

13

14

紅色小齒輪與藍色中齒 輪必須要齧合。

15

47

→ →

模型

18 直升機

實驗包內的零件 2

3

4

7

8

10

11

x2

x2

x 10

x4

x1

x3

x2

12

13

x2 16

x2

17

x1

20

x1

14

18

x1

25

x1

x1 x1

21

x1

1 3 11

11 3

2

3 4

→

48

直升機 模型 18 5

6

7

102

2 10

20 23

49

→ → → →

→ → →

模型

8

18 直升機

21 22

確定紅色小齒輪與太 陽能馬達間有適當的 距離。

9

→ → →

50

搗米機 模型 19

EXPERIMENT 19

實驗包內的零件 2

3

4

5

x1 x1 x6 x1 11

x1 19

x2

7

8

9

10

x1

x1

x1

x2

x2

12

x1 14

6

13

x2

17

x1

15

25

x1

1

x1 20

x1

21

x1

x2

2

3

5

4 2221

51

→ → →

模型

19 搗米機

6 7

20 23 2 10

8

9

22

21

→ → →

→ → →

52

搗米機 模型 19 11

10

12

13

11 3

14

53

→ → →

模型

20 魔龍騎士

實驗包內的零件 2

3

4

5

6

7

8

9

x2

x2

x 12

x2

x2

x4

x1

x1

10

11

x4

x1

14

15

12

13

x1 16

x2 17

18

2 x1 x1 20

x1

x1

25

x2

x1

1

21

x2

3

x1

4

5 6

→ →

54

魔龍騎士 模型 20

7

8

113

9

3 11

10

21 22 210

55

→ → →

→ → →

模型 11

20 魔龍騎士

12

21 22 210 2023

13 凸輪連結器的位 置要如右圖所示 ，一個在上，一 個在下。

14

→ → →

56

物理科學中最重要的測量單位： 長度單位是公尺 (1m) → 1m=100 公分 (cm)=1,000 公厘 (mm) → 1,000m=1 公里 (km) 體積單位是 1 立方公尺 (1m³) → 1 m³ 代表正立方體每邊長度為 1m → 1 m³=1,000 公升 (L) → 1L=1 立方公寸 (d m³)=1,000 立方公分 (cm³)=1,000 毫升 (ml) 角度單位為度 (° ) →圓被畫分為 360° →直角為 90°，半圓為 180° 時間單位為秒 (s) → 3,600s=60 分鐘 (min)=1 小時 (h) 重量單位是公斤 (kg) → 1kg=1,000 克 (g)=1,000,000 毫克 (mg) 速度單位為每秒公尺 (m/s) →這個單位表示一段時間的距離，也能以每小時公里 (km/h) 測量 → 1m/s=3.6km/h 力的單位為牛頓 (N) → 1N 是需要在 1 秒內讓 1kg 質量前進 1m 所需要的力。 重量單位 ( 重力 ) 與牛頓 (N) 相同。 →在日常生活中，我們通常以公斤 (kg) 表示質量。重力作用於地球表 面 1kg 質量等於 9.81N。

57

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