廖伯仁
基隆市立安樂高級中學實習教師 前言 電力為人類生活中重要的能源之一，因為人類可藉由電力來使電動機運轉， 進而使用電動機所產生的動力進行工作。生活中可以發現許多利用電力來推動機 械的例子，如電梯、起重機等，因此在以下的活動中將利用一個小型的齒輪模型 設計出一個模擬起重機的機械。 壹、適用對象:圈中三年級 貳、教學時數: 8節課\\~
參、可達成之能力指標 一、藉簡單機械的運用知道力可由槓桿、皮帶、齒輪、流體(壓力)等方法來 傳動。 二、觀察力的作用與傳動現象，察覺力能引發轉動、移動的效果，以及探討流 體受力傳動的情形。 三、知道簡單機械與熱機的工作原理，並能列舉它們在生活中的應用。 四、了解機其、材料、能源。 五、了解科學、技術與工程的關係。 六、能運用聯想、腦力激盪、概念圖等程序發展創意及表現自己對產品改變的 想法。 七、了解設計的可用資源與分析工作。 八、執行製作過程中及完成後的機能測試與調整。 肆、具體目標 2002年 12月 生活科技教育35卷 12期32
認知:1.能瞭解電動機(馬連)的基本結構。 2;能瞭解直流，馬連的操作方式。 3.能瞭解齒輪傳動的原理。 4.能說明齒輪比、速度及力量的關係。 技能:1.能正確及安全地使用機具及手工具。 2.能依照所繪製的設計圖製作成品。 3.能利用完成的作品驗證齒輪比、速度及力量的關係。 情意:1.透過實際的操作、記錄並歸納出公式的由來。 2.培養學生動手做的精神。 3.培養團隊合作的精神。 伍、重要概念 數學:1.基本運算能力。 2座標軸概念。 科學:1.電動機的原理。 2.簡易電路架構。 3.齒輪的原理。 科技: 1 製圖能力。 2.鋸切、鑽孔、砂磨、組裝等能力。 3.設計規劃能力。 陸、機具與材料表 (一)機其表 名稱 規格 數量 備註 線鋸機 2台/班 可使用線鋸代替 鑽床 2台/班 可使用手電鑽代替 電烙鐵
2隻/組
有烙鐵架為佳 折鋸 l 隻/組 斜口鉗 l 隻/組 尖嘴鉗 l 隻/組 熱融膠槍 l 隻/組 砂紙#120及 #320
各 1 張/組33
2002年 12月 生活科技教育35 卷 12期(二)材料表 名稱 規格
數量
備註 電池盒 可置入兩個1. 5V二號電池 2個/組 直流小馬達3V
1 個/組 熱融膠條約20cm
2隻/組單心線
直徑約0.5mm50cm/組
捍錫20cm/組
按壓開關2個/組
夾板420 X 300 X 3mm
1 片/組 圓木棒 直徑1.5cm 、長50cm 1 隻/組 齒輪組 1 組/組 教師可自行提供不 同的齒輪。 吊鉤 5個/組 鑰匙圈 1 個/組棉線
1 細/組 梁、教學流程 節數 教學活動所能達成之教學目標
學生活動 備註 1.說明馬達轉動的原 1-1 能瞭解電動機(馬專心聽講。 教師可提 理與電動機的基本 連)的基本結構。 可自行拆解直流供實際物 結構。 1-2能瞭解直流馬達的小馬達。 件以供學 2. 說明直流馬達的操 操作方式。生做為參
2
作方式。 '1-3 能瞭解齒輪傳動的 考。如: 3. 說明齒輪傳動的基 原理。 馬達、齒 本原理。 1-4能說明齒輪比、速 輪等。 4. 解釋齒輪比、速度 度及力量的關係。 與力量之間的關 係。 1.講解製作過程。 專心聽講。 2. 繪製設計圖。 利用尺規進行設 計圖繪製。1.示的安範全手使工用具7及機其
2-1 能正確及安全的使 專心聽講。 教師需加 的安 方式。用機具及手工具。
小組進行設計、 強學生安 2. 給予材料。 2-2 能依照所繪製的設 製作等活動。 全概念。3
3. 引導學生進行設計 計圖製作成品。 與製作。 3♂培養學生動手做的精 神。 3-3 培養團隊合作的精 神。 2002年 12月 生活科技教育35卷 12期34
1.引導學生利用完成 2-3 能利用完成的作品 成品試驗。 之作品進行測試。 驗證齒輪比、速度 撰寫活動記錄。 2. 使用二用電表進行 及力量的關係。 歸納觀察結果。 電路檢測。 3-1 透過實際的操作、 進行各組對抗及
2
3. 學生根據活動手冊 記錄並歸納出公式 相互評分。 進行測試，並將觀 的由來。察現象紀錄於手
冊 4. 完成作品 捌、教學評鑑項目 一、可以正確使用簡易開關控制直流馬達正反轉。 二、設計及製作過程是否發揮團隊合作精神。 三、成品是否與設計圖相符。 四、成品需兼顧功能及美觀。 五、能確實的撰寫活動手冊，並能歸納觀察的結果。 六、加工步驟及分工需經過小組討論並確實執行。 玖、活動建議 一、注意學生機具的使用及製作的過程是否安全。 二、可設計適當的問題要求學生使用成品來呈現答案。 三、注意小組內每一位學生的參與狀況以及分工是否適當。 四、成品的評鑑可透過小組互評的方式進行。參考文獻
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twIdatalkundal2000 102223 31/index.htm)
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月一期 弓 lu-勻血 年一卷 弓 lu-F3 AU 『司 3劫一育
教 技 吋它可 迋斤 l 活 生附錄一學生活動手冊 說明:請同學利用老師所給予的材料進行設計與製作，在設計的過程中請注 意材料的使用及加工程序的選擇。材料使用需考慮材料的特性並選擇適當的加工 方式，而工作程序需經過小組的討論，記錄於活動記錄中並按圖施工，最後的成 品需透過小組間的評分給予分數。 一、材料檢核表 名稱 規格 數量 檢核有 鈕 電池盒 可置入兩個1. 5V →號電池 2個/組 口 口 直流小馬達
3V
1 個/組 口 口 熱融膠條約20cm
2隻/組 口 口 單心線 直徑約 0.5mm50cml組
口 口 捍錫 20cml串且 口 口 按壓開關 2個/組 口 口 夾板420 X300 X3mm
1 片/組 口 口 圓木棒 直徑1. 5cm 、長 50cm 1 隻/組 口 口 齒輪組 1 組/組 口 口 吊鉤 5個/組 口 口 鑰匙圈 1 個/組 口 口 棉線 1 擱/組 口 口 註:若材料規格及數量不符合請報告老師予以更換。 二、起重機設計圖 測量材料的規格，規劃出所要加工的位置及方式，並在設計圖上繪製出所要 的加工圖形。 2002年 12月 生活科技教育 35 卷 12期36
三、工作步驟表 依據設計圖將工作步驟、機具、材料及負責人填於下表: 編號 工作步驟 機具 材料 負責人
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四、操作問題(以下的問題需經由教師進行抽簽方式選取每組一位成員進行回答) 問題一:請設計可控制直流馬達正反轉的機構與電路，並將構想及草圖繪製於下。 設計一 設計圖: 所需材料 加工方式 可能遇到的困難 設計一一 設計圖: 所需材料 加工方式 可能遇到的困難 問題二:請試著將齒輪比與物體上昇速度的關係繪製於下圖中。(上昇高度為 15 公分、載重為 100公克，並使用碼表記錄上昇 15 公分所需的時間) 時間 (S)o
(R)
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齒輪比 2002年 12月 生活科技教育 35卷 12期問題三:請試著使用不同的齒輪比測試其最大的載重量，並將觀察到的資料記錄 於下圖。
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齒輪比 問題四:請根據問題二、問題三的圓形試著解釋齒輪比、重力及時間之間的關 係。 附錄二成品範例及作品測試照片 圖 1 起重機模型成品範例，其中的齒輪箱是 利用宮田模型所設計的模組，可請學生 自行設計齒輪箱及齒輪比。 2002年 12月 生活科技教育35卷 12期38
圖2 團中兩個黃色的按鈕為控制馬達正反轉的開關，講學生自行設計其電路。 圖 3 利用兩個電池組控制馬達轉動方向的範例，在給予材料時教師可自行控制電池 盒的數量，在控制正反轉的可有不同的變化。
