計分裝置：
計分裝置以一個兩層的木盒作為主體，並會分 作兩層，上層是分數洞口，而下層則是計分區 域。玩家需利用改裝後的高斯磁力炮把鐵球射 進分數洞口，我們把分數預設為三種，分別是 0 分、10 分及 50 分，洞口的大小也會隨得分 多少而作調整。在鐵球穿過洞口到達下層計分 區域後，下層則會利用斜板及發泡膠板把鐵球 分流到裝有超音波感應器的管道。當鐵球經過 超音波感應器時，利用編程記錄鐵球經過的次 數，再乘以分數，便可得出並顯示出玩家所得 的分數。另外我們也利用程式記錄及顯示歷來 遊戲的最高分數，讓玩家可以互相進行挑戰。
完成每局遊戲後，玩家可以用手遮掩光線感應 器，便可以重設分數，開始新一局的遊戲。
圖二：動量傳遞過程（國立台中教育大學，2010）
圖三：實驗設置
圖四：高斯磁力炮鐵珠重置過程
測試器材及材料
測試過程及結果
高斯磁力炮：
膠管10 條（直徑 2.2 厘米，長 35 厘米）、鐵 球20 粒（直徑 2 厘米）、電線膠布、圓形釹 磁石40 塊（直徑 2 厘米）、自由落體毫秒計、
光電門
計分裝置：
手機架、木板、木條、發泡膠板、螺絲、顏色 紙、mBot 配件（超音波感應器 2 個、光線感 應器1 個、數字顯示板 2 個）
探究實驗的目的是要找出高斯磁力炮中磁石組 數，以及出射側鐵球數量對鐵球離開管道時速 度的影響。因此，實驗會把發射管道固定在同 一長度，透過放置不同磁石組數和鐵球數量，
利用另一管道承接射出的鐵球，並運用自由落
另一方面，現時高斯磁力炮的設計在磁石和鐵 球數量重置上存有步驟多，耗費時間的問題，
出射側的鐵球會因為數量減少，而令末端的鐵 球和磁石距離縮短，大大增加它們之間的吸引 力，令得鐵球更難被射出。因此在每次發射 後，需要把入射側的鐵球拿出後，再放到出射 側那邊，把鐵球的數量初始化才能達致最佳的 發射效果。
發射後 發射前
出射側鐵珠
入射側鐵珠 自由落體毫秒計
測量管道 光電門
實驗組合 磁石組數、鐵球數量
定點時間測量 15厘米
發射前
發射後 出射側鐵珠和磁石距離縮短，
吸引力增大，更難被射出
鐵珠需要拿出再放入作重置
鐵珠初始化
因此我們在新設計上並未有把磁石放在與鐵球 同一水平的管道上，而是把磁石移到管道的下 層，利用磁石的吸力固定上層的鐵球，新設計 只需把鐵球向前推便能重設成最佳的發射效 果，以減少對遊戲過程的影響。
發射前
發射後
鐵珠只需向前推作重置，較簡單方便
鐵珠初始化
圖五：新高斯磁力炮鐵珠重置過程
體毫秒計及光電門作定點時間測量，找出鐵球 在經過指定路段時所用的時間。每個實驗組合 都會進行分別20 次的時間測量，透過算式換 算找出鐵球在各組合下發射速度的平均值，從 而找出最為合適的發射組合。
平均所需時間（毫秒）= 各組合中所需時間的總和 ÷20
平均速率（米／秒）=（15 厘米 ÷100）÷（平均所需時間（毫秒）÷1000）
測試結果：
在連接自由落體毫秒計後，光電門在相距15 厘 米的指定位置測量鐵球經過該路段所需的時間，
以探究高斯磁力炮中不同磁石組數，以及出射 側鐵球數量對鐵球離開管道時的速度影響。
圖六：新高斯磁力炮鐵珠設置
磁石移到管道的下層，利用磁石的吸力固定上層 的鐵球，以方便重設成最佳的發射效果。
磁石組（兩直行）
鐵球
2組磁石 3組磁石 4組磁石
鐵球 (粒)
2 3 4 2 3 2
1 159.4 195.9 212.0 155.7 192.3 154.8 2 160.8 195.0 220.1 158.0 190.5 157.5 3 161.8 202.2 209.7 157.2 198.1 150.3 4 152.2 198.9 218.7 153.2 201.3 153.5 5 155.8 190.7 224.0 157.2 195.8 155.0 6 155.7 198.9 222.2 157.5 190.1 158.6 7 156.1 195.2 225.3 156.6 191.4 157.8 8 156.8 189.9 209.0 151.8 198.1 152.5 9 157.6 191.2 227.6 155.0 182.7 151.9 10 157.2 204.7 234.9 153.9 192.8 146.6 11 160.1 200.0 237.1 153.8 206.1 148.1 12 164.2 205.6 219.3 154.1 192.6 148.8 13 157.1 205.5 219.2 155.4 204.4 161.5 14 164.6 188.0 224.3 152.7 195.8 150.5 15 154.6 202.6 205.4 149.4 203.1 156.9 16 153.3 195.3 234.7 158.2 205.5 159.8 17 156.0 189.5 217.4 152.8 202.6 156.4 18 155.8 191.1 231.0 156.2 199.2 156.5 19 156.6 207.7 230.4 153.2 192.2 155.8 20 153.0 201.2 215.6 153.2 201.4 154.1
*平均所需時間（毫秒） 157.435 197.455 221.895 154.755 196.800 154.345
**平均速率（米／秒） 0.953 0.760 0.676 0.969 0.762 0.972
測試分析：
2粒鐵珠
2組磁石 3組磁石 4組磁石 平均所需時間
（毫秒） 157.435 154.755 154.345 平均速度
（米／秒） 0.953 0.969 0.972
3組磁石
2粒鐵珠 3粒鐵珠
平均所需時間
（毫秒） 197.455 196.800 平均速度
（米／秒） 0.760 0.762
2組磁石
2粒鐵珠 3粒鐵珠 4粒鐵珠 平均所需時間
（毫秒） 157.435 197.455 211.895 平均速度
（米／秒） 0.953 0.760 0.676
3組磁石
2粒鐵珠 3粒鐵珠
平均所需時間
（毫秒） 154.755 196.800 平均速度
（米／秒） 0.969 0.762
速度測量結果顯示鐵球射出的速度與磁石組數 有直接關係，在出射側鐵球數量相同的情況 下，增加使用的磁石組數會增加鐵球射出的速 度，這與我們開始時的實驗預測是相互符合 的。當高斯磁力炮中所使用的磁石組數越多，
鐵球在經過各磁石組時所累積的動量便會越 大，最終導致鐵球能以最高速度離開管道。同 時，我們也發現，雖然鐵球射出的速度會隨着 磁石組數的增加而增加，但在超過使用三組磁 石組後，其對鐵球射出的速度增幅效能也會大 大減弱。在固定了測試管道的長度限制下，速 度並未能如預期中不斷提升，其中磁石組數的 增加會令管道中磁石組之間的距離變得越近，
也更容易出現磁場相互干擾的問題，導致整個 提速效出現減弱的情況。
各項數據也顯示在不同磁石組數中，如出射側 的鐵球數量越多，則會令最終鐵球射出的速度 越慢。這與我們預測的結果有所不同，原本我 們估計透過增加出射側的鐵球數量能增加最末 側鐵球與磁石間的距離，鐵球便能用較少動量 擺脫磁石的吸引力，以更高速度離開。但是考 慮到新設計下，磁石被移放到管道的下層，即 是鐵球衝向出射側鐵球的運動方向與磁力吸引 的方向並不在同一軸線上，鐵球雖然會如常作 動量的傳遞，但動量的方向則未能有助鐵球有 效地抵消磁力，相反可能會被吸受，因此越多 的鐵球受下方的磁石組吸力影響，便會大大減 低動量在鐵球間的傳遞，最終令得鐵球離開的 速度減慢。
探究過程
編程過程：
我們在編寫計分程式的時候，因為超音波感應 器的靈敏度容易受到發泡膠板的震動而出現誤 加分數的問題，因此我們想盡辦法希望把影響 減至最低。我們不斷測量距離及震動的幅度，
最終找出上下0.5 這一個可接受的偏差範圍，
讓整個計分裝置只有在鐵球經過超音波感應器 時，才會進行加分。
圖七、圖八：計分程式
困難及建議
總結
感想
在這次實驗中我們受制於現實中玩具大小的限 制，因此實驗中使用的測試管道較短，未能提 供更多不同組合的數據，以歸納出高斯磁力炮 的最佳發射效能。另外，因為動量傳遞中無法 將能量完全傳遞，部分能量會轉為其他形式，
例如摩擦力、空氣阻力和聲音等；當中受設備 所限，精準度不足，量度時間的自由落體毫秒 計也可能出現誤差，導致實驗數據也未能完全 反映真實結果。建議未來可選用較長測試管道 來對更多的磁石組數和鐵球數量作測試，找歸 納出當中的規律 以提高發射效能，同時較長 的量度距離也可以減低時間誤差為實驗結果所 帶來的影響，以完善整個實驗過程。
一件成功的玩具需要經過不繼改良，才能成為 小朋友的「心頭好」，而風「磁」電掣ROLL AND GO 正 正 是 我 們 為 玩 具 改 良 踏 出 的 第 一 步，而整個玩具改良設計是有效的，能夠改進 舊玩具在環保效能、耐用性及互動性的不足，
期望大家能繼續發揮創意，讓玩具繼續成為我 們共同的美好回憶。
黎柏熙同學：
參加這個活動後，我對磁石的 特性加強了認識，原來一件平凡不過的物件，善加利用，可以製成好玩的玩具。我更對高斯 磁力炮感興趣，這個活動真是令我獲益良多。
李奕廷同學：
我覺得十分榮幸可以參加這次 展覽，去年我也有參加，汲取了經驗。今年我更認真投入，不時就難題請教老師及與同學一 同探討。在過程中我發現自己進步不少。
吳祐晉同學：
我在這次展覽中獲益良多，在 之前，我並不知道線性加速原理。完成之後便 學會了不少STEM 的原理，還因和朋友一起做 實驗，而覺得十分高興滿足。黃嘉亮同學：
在整個活動中，我學會運用所 學到的知識來解決問題。我希望其他小朋友可 以善用這件玩具，製作屬於自己的軌道，發揮 創意。黃梓哲同學：
這是我第一年參加「常識百 搭」，讓我有機會學習並應用科學知識，例如：動能、牛頓第一定律等，並學會高斯磁力炮原 理。再由高斯磁力炮的原理設計出這件玩具。
從中獲益良多，亦令我體會到同學之間分工合 作的重要。
黃以諾同學：
我好開心參與這次展覽，當 中遇上不少難題，但憑著老師的指導和組員合 作，我們一一克服了。我最深的印象是當我們 終於成功製作出作品後，我們像瘋了似的邊跑 邊大叫：「成功啦！成功啦！」，做測試的過 程雖辛苦，但回想起我覺得很值得。參考資料
知乎(2017) :
《順磁性》，擷取自：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/25912264 國立台中教育大學(2010):
《反磁性趣味實驗》，擷取自：
http://scigame.ntcu.edu.tw/electric/ electric-040.html 國立台中教育大學(2010):
《磁力砲彈》，擷取自：
http://scigame.ntcu.edu.tw/electric/electric-032.html
小 貼 士
同學模型製作嚴謹，能改良現有產品，
結合科技元素，令產品更具效能。可 考慮善用科技完善遊戲裝置，例如發 射時可不先用人手調教更佳。
蘇詠梅教授 梁致輝博士 殷慧兒小姐 翁慧愔小姐 彭翠虹博士 蕭杜峯先生 梁見德先生 黎永隆先生 劉國良校長 梁偉傑先生
劉慶斌先生 曾天德先生 連庭傑先生 周嘉雯小姐 李鄧艷仙女士 林從敏博士 江雪儀女士 吳木嘉先生 李陽博士 陳燕君博士 楊君婷博士 陳榮洲先生 蔡軍生先生 孔繁耀先生 梁偉明先生 黃志紅老師 陳威老師 許瑛玿教授 何榮逸副校長 陳志強博士 區嘉雯博士 李凱雯博士 宋燕捷博士 萬志宏博士 麥嘉慧博士 湯兆昇博士 吳本韓博士 陳浩然教授 陳作基博士 陳祥發博士 劉智豪博士 黃志剛先生 冼少炎女士
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