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神奇磁力機

在文檔中 編者的話 (頁 98-101)

是次我們使用「定滑輪」,透過有溝槽的輪子 和繩子,將一個小小的力量在很長的距離中達 到放大的效果,使物體移動和用力方向相反,

改變施力方向,方便做事且省時。今次使用滑 輪,我們節省了拉動電磁鐵的力量和控制了拉 動電磁鐵的方向,使其可以自由收放,令是次 的磁力機操作上更容易。

滑輪和槓桿原理的應用:

滑輪的外形看起來是輪子,而滑輪和槓桿原理 有關,滑輪是槓桿原理的應用。

使用定滑輪時,支點在中間,施力點和抗力點 在兩邊;使用動滑輪時,抗力點在中間,支點 和施力點在兩邊。

測試過程及結果

困難

學生分組討論並設計神奇磁力機:

A 組:

1. 利用不同的環保物料製神奇磁力機 2. 比較普通磁鐵與電磁鐵的分別

3. 取用磁力較大的磁鐵裝置在神奇磁力機內 4. 根據測試結果,加以改良神奇磁力機的設

計,令其達致最佳效能 B 組:

1. 運用滑輪原理設計滑輪裝置

2. 試用並測試滑輪裝置在提升物件時,能否 省力

3. 根據測試結果,加以改良滑輪裝置設計,

令其達致最佳效能

影響電磁鐵磁力的因素:

測試電磁力強度的方法:

1. 將漆皮銅線繞於鐵棒上,接駁電源成電磁鐵 2. 測試電磁鐵可吸攝之大小相同的萬字夾數目 3. 可吸攝的萬字夾數目愈多,磁力就愈大

實驗一:

在相同大小及長度的鐵棒上繞100 個線圈,接 駁不同數目的電芯,記錄電磁鐵可吸攝之萬字 夾數目。

結果:電芯數目愈多,可吸攝的萬字夾數目 愈多。

結論:電芯數目愈多磁力愈大。

實驗二:

在相同大小及長度的鐵棒上繞不同數目的線 圈,接駁相同數目的電芯,記錄電 磁鐵可吸 攝之萬字夾數目。

結果:線圈數目愈多,可吸攝的萬字夾數目 愈多。

結論:線圈數目愈多磁力愈大。

實驗三:

比較兩個電磁鐵可吸攝之萬字夾數目。

(ⅰ)100 個線圈 + 1 個電芯

(ⅱ)200 個線圈 + 2 個電芯

結 果: 電 磁 鐵(ⅱ)可 吸 攝 的 萬 字 夾 數 目 較

(i)多。

結論:增加線圈及電芯數目電磁鐵磁力增強。

測試結果分析:

滑輪的軌跡十分重要:

滑輪裝置以環保物料製成,用粗身的扁橡筋、

環保氣水蓋、竹籤、透明水樽製作而成,操作 上簡單便捷,我們把直立的裝置和橫向的裝置 固定在一起,形成支架支撐滑輪裝置,再運用 定滑輪的原理,提起扭蛋,成功整成一部操作 簡易的扭蛋機。

電磁力對於提起扭蛋十分重要:

實驗結果顯示,當漆包線圈數增加、使用較粗 漆包線、改用粗鐵釘、鐵釘的數量增加、採用 全新電池(因電力較充足)、採用兩顆以上的 電池,並採用串聯的方式可以使電磁鐵的磁力 增加,令其可以負重,吸著被磁包圍著的扭 蛋,扭蛋再透滑輪的軌跡滑行至落蛋位。

時間限制:

由於本次測量涉及不同的電學及力學理論,我 們搜集資料及研究製作方法已花費不少時間,

再加上需改良,然後再作測試,以致後期時間 不足,若有更多時間,相信能作更精準的實驗。

物料限制:

是次製作主要強調以環保物料作為製作素材,

但在製作過程中,我們發現部份物料的承重力

總結

建議

感想

度並不理想。例如滑動滾輪的繩子,需要慢慢 地拉,否則很容易便會割斷。而是次的「神奇 磁力機」的軌跡只可以靠攪動手把,按特定軌 跡左右拉動,不可以上下拉動,是一個比較簡 易的操作,亦是「神奇磁力機」的另一個限制。

數據限制:

本次主要就使用電磁鐵。我們需要作出數據分 析,分析影響電磁鐵的吸力因素,由於影響的 因素眾多,我們只能逐一試一試,看看怎樣的 電磁鐵才可以有足夠的磁力吸著扭蛋。

操作限制:

本次測量需接駁很多電芯以增加電磁鐵之磁 力,但耗電量大及電磁鐵的磁力持久性低。電 磁鐵的磁力未能將磁片吸起。此外,滑輪裝置 及操作欠穩定,有時更會出現前進困難的情況。

科學玩具的精神所在便是將一些小理論轉化成 一些有趣的裝置,小朋友們能藉著製作這些玩 具之餘,也能瞭解一些簡單的科學概念,故製 作神奇磁力機,讓學生認識磁石與電磁鐵的特 性,從中選取電磁鐵製作神奇磁力機,此外,

當中亦利用了滑輪原理。

透過這次探究活動,藉此鼓勵同學動手做,激 發同學的創意,同時亦提高同學廢物利用及環 保意識。我們參考了很多書籍及網上資料,了 解的原理。在製作模型過程中,我們認識到合 作的重要性,經過不斷的探究,雖然操作效果 不是最理想及最穩定,但我們也很滿意現在的 成果,希望神奇磁力機為孩子帶來歡樂。

軌跡:

現在的「神奇磁力機」只可在特定軌跡左右拉 動,不可以上下拉動, 建議下次可以作出改 良,使磁力機更為有趣。

計分方法:

市面上的扭蛋機通常在夾公仔的時候會配以音

樂,或者設局數計分,加強新鮮感。如果下次 能夠運用編程,相信扭蛋機會更加有趣。

電磁鐵負重:

由於電磁鐵不能負太重的重量,所以今次的扭 蛋以輕為主,未來,相信可以加以改良,例如 加入編程,令扭蛋機可以吸到不同的扭蛋。

佘健鋒同學:

我覺得這次科學探究很富挑戰 性,令我知道「電磁鐵」和「滑輪」的原理,

我和同學及老師一同創作,不但可以學到很多 科學原理,而且還學會與別人合作及合群的重 要性。雖然,我們在研究過程中遇到很多困 難,但最後,那些問題大多都能解決。

伍子謙同學:

這次展覽中,我覺得很開心。

因我學會了群體精神及與人分享的重要性,我 十分喜歡科學,更喜歡科學探究活動,雖然我 們在探究過程中也曾試過失敗,但我相信如再 花多些時間,必可領略到當中的原理。

張舒蘊同學:

今次製作過程雖然有點辛苦,

但卻十分充實,而且經過多次修改,做出來尚 算成功。我們要多謝老師指導我們進行製作,

我們又感謝其他同學的幫助。其實,只要我們 能努力不懈,就會成功。所以我以後也會不斷 努力地學習及嘗試。

何紫瑤同學:

經過這次展覽,我覺得很有趣。

我們原來可以發揮創意及思考設計玩具,既環 保又好玩,若有更多時間進行測試及改良,相 信會做得更好,希望下一次能成功。

小 貼 士

同學的設計善用了STEM 元素,亦有透 過探究改良設計,原創性與可行性高,

也能兼顧環保元素。此外,可考慮優 化設計,例如增加前後方向,以令玩 家前後左右移動夾子,亦可運用編碼 作計分。

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