《生活-360》 (◕‿◕)

　　在「懸浮轉子」的科學遊戲中，利用了小馬達偏心旋轉會產生振動的原理，本科學遊戲也是運用此原理，製作會運動的毛刷。製作相當簡易，如下步驟：

1.將廢棄的原子筆的筆心取出，剪下約3公分長，彎曲之後套進小馬達前端的旋轉軸上（如圖一的小馬達前端）。

2.將小馬達接上電池組，再以雙面膠分別將電池組以及小馬達黏貼在毛刷上面。為避免鬆動，可以再用橡皮筋纏繞固定，完成的爆走毛刷如圖一。

3.打開電池組開關，馬達開始轉動之後，可以觀察到爆走毛刷產生振動。放在地板上（如圖二），爆走毛刷就會開始運動，但只是原地打轉，不會前進！

　　如何讓爆走毛刷能夠前進，而不是原地打轉呢？方法是：調整刷毛的方向！

　　將毛刷的刷毛以同一方向壓緊，當刷毛保持如圖三的傾斜時，就會往前（往右）前進，而不是原地打轉了！

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　　在「環與棒的共舞」的科學遊戲中，小環在緩慢的掉落過程中會一直旋轉。本遊戲則是小環一直旋轉，而且不會掉下來喔！製作過程下：

1.取一小馬達，在小馬達前端的旋轉軸以熱熔膠黏上一個螺帽（如圖一）。注意：螺帽必須是傾斜的，以便形成不平衡的轉動。

2.將小馬達以二條束帶固定在直立的細圓木棍上（直徑約0.3公分，長度約50公分），然後接上電池以及可變電阻。完成後如圖二。

3.打開電源，並調整可變電阻，讓馬達轉動。由於馬達黏上螺帽，產生不平衡的轉動，會帶動細木棍產生振動，然後將金屬墊圈（或取一小段吸管）放進細木棍的上端，金屬墊圈會隨著細木棍的振動而轉動（如圖三）。調整可變電阻，改變馬達的轉速，細木棍的振動也會隨之改變。當馬達在適當的轉速時，金屬墊圈會停留在細圓木棍上一直轉動，不會掉下來，有時甚至還會往上跑喔！另一方面，也可以放進二個；甚至三個、四個墊圈，也都不會掉下來喔。

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　　相信很多人都玩過有趣的「水火箭」，但是水火箭需要購買特定的零組件（例如發射頭、泡棉、機翼板等等）。以下介紹的「空氣火箭」更為簡便又便宜，不必訂購特殊的組件。

一、發射器的製作

1.首先在家庭五金店購買一條洗衣機的排水管（如圖一），挑選時注意排水管的一端，要能塞進保特瓶的瓶蓋，而且儘量大小一致，縫隙越小越好。

2.將保特瓶的瓶蓋鑽一個洞，洞的大小建議約一元硬幣大小（直徑約1.5～２.0公分）。鑽好洞以後，將瓶蓋以熱熔膠固定在排水管的一端（如圖二）。注意：瓶蓋與排水管的縫隙必須緊密封緊，避免漏氣。

3.將大的保特瓶（一公升以上）旋緊在瓶蓋上，就完成了發射器的製作。

二、火箭的製作

　　火箭本體以西卡紙製作，基本上包括三個部分：(1)直筒狀且一端密閉的火箭本體；(2)火箭頭部；(3)尾翼。製作步驟如下：

1.取西卡紙裁切長度約15公分（箭身長度），寬度則配合排水管另一端的開口大小，再捲成圓筒狀。注意：這是很關鍵的步驟，西卡紙捲成的圓筒必須可以插入排水管的開口，而且要緊一點，不能太鬆！換言之，在能夠插入排水管管口的前提下，越緊密則效果越好。

2.確定圓筒的大小後，先以膠水黏貼固定，再以膠帶將西卡紙黏牢成為筒身。

3.將西卡紙剪一圓圈，黏貼在完成的圓筒的一端，以密閉筒身，必須確認沒有縫隙不會漏氣。

4.火箭頭部的製作：將西卡紙剪一扇形（如圖三右上），並捲成圓錐形的甜筒狀，黏貼在上一步驟的圓筒上（圓筒封閉的一端）。

5.尾翼的製作：可製作三片或四片的尾翼（如圖三右下），黏貼在圓筒的開口端，而形狀可以自行設計。必須注意的是：(1)不可粘在圓筒的最底部，必須有段距離，以便可以插入排水管中。(2)無論是製作三片或四片尾翼，都必須對稱的黏在圓筒上。(3)尾翼不要太大，避免增加過多的重量而影響飛行距離。火箭完成後如圖四。

　完成火箭的製作，就可以試驗發射了。裝置如圖五。

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　　發射時最好有二個人合作，一位手持排水管調整發射角度，並固定保特瓶。另一位則負責踩踏保特瓶，以利用空氣的壓力將火箭射出。請注意：不要助跑後跳踩空瓶，以避免向後滑倒受傷，當然也不可以對準有人的地方發射。

　　火箭飛行的距離，可以超過15公尺以上喔！

　　本網站已介紹過「聽話的螺旋槳」，版主在上課時，請學生發揮創意設計不同造型的螺旋槳，結果相當多樣而有趣，貼出來提供參考。

　　每一項設計的基本結構如下：(1)竹筷上纏繞鋁線，成為螺旋狀，鋁線之間為傾斜狀，避免為水平狀，間距大約0.8公分，而鋁線的頭尾必須以膠帶黏貼固定。(2)以大頭針插入竹筷粗的頭部，當為旋轉軸。(3)剪一小片紙片或是小吸管當為螺旋槳，大頭針插入螺旋槳中央，並確定可以自由轉動。

　　以下為各種創意設計介紹。

1.圖一為T形的造型，以紙片為螺旋槳，在竹筷左右各插入一支大頭針與螺旋槳。

2.圖二為四層螺旋槳的設計，竹筷前端插入一支大頭針，並以一小段吸管隔開四個螺旋槳。

3.圖三為竹筷中央插一支大頭針以及一段較長的吸管(螺旋槳)，而且在吸管的左右兩端再接上二個較小的吸管。旋轉時，較長的吸管會旋轉，而且二個較小的吸管也會同時旋轉喔。

4.圖四是圖三的變化，將左右二端的大頭針穿過中央較長的吸管(螺旋槳)，並在上、下分別接上共四個短的吸管(螺旋槳)。

5.圖五是取較大的竹筷，先從前端以美工刀剖為四等分並張開，再分別插上大頭針以及紙片(螺旋槳）。

6.圖六是如同聖誕樹的造型，以數根鐵絲綁在竹筷前端，每根鐵絲前端再彎摺一個小圈圈，以防止螺旋槳脫落。只要螺旋槳不會卡住，就可以讓很多片螺旋槳同時旋轉喔。

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右圖是坊間買得到的一種玩具，國內有人稱為「瑞利球」，國外大多稱為「射月球（shoot the moon）」。其構造是木製的板子上有二根金屬棒以及一顆鐵球，板子上挖了五個洞。二根金屬棒較窄的一端比較低（圖片上方），因此鐵球一開始是在這個位置。操作時，雙手分別握著二根金屬棒（較寬的位置，圖片下方），雙手拉開金屬棒讓寬度增加，鐵球就會從較低的位置滾過來，相當有趣。玩法規則是控制二根金屬棒的距離，讓鐵球掉進下面的洞，洞越遠得分就越高（有些設計則是不同的洞分別代表金星、水星、火星、土星、木星等行星）。

　　這個玩具的售價要好幾百元，我們可以利用厚紙板、吸管、彈珠來製作類似的玩具。製作方法如下。

1.取一厚紙板，裁切長約25公分，寬約15公分，當為底板。

2.以厚紙板裁切出六條長條形（長約15公分，寬約1.5公分）。（註：以上尺寸不必很精確）

3.將六條長條形厚紙板，以雙面膠在底板左邊黏貼二條（如圖一），右邊黏貼四條。距離以不超過吸管的長度為原則。完成後，圖一右邊比左邊高了約1公分。

4.取二根小吸管（儘量用硬一點的吸管），用圖釘釘在左邊的長條形厚紙板上。注意：二根吸管不可以完全緊靠在一起，如圖二，吸管的距離大約比彈珠的直徑略小一點。

5.完成後，二根吸管的正下方的底板上挖洞，洞的大小要比彈珠略大且成一直線，挖三個或四個洞都可以，可自行決定。圖一中最遠的洞超出了吸管的長度，是因為可以讓彈珠滾出吸管喔！

　　製作完成就可以玩看看囉。如圖三，雙手分別拿著吸管兩端，略微張開，彈珠就會由低處滾過來。彈珠開始滾動後，必須在適當距離靠攏二根吸管（關鍵步驟，如圖四）。如果太慢靠攏吸管，彈珠會掉下去；但是如果太快靠攏，彈珠會停止前進，滾回低處。控制恰當時，讓彈珠滾到適當的位置，再迅速張開吸管，讓彈珠掉到想要的洞，就可以得分了（距離越遠分數越高）。

實驗結果請觀看實驗影片（732K）

１.取一直徑約1.5mm（毫米）的鐵絲約25公分或30公分長，儘量拉成直線狀。在鐵絲尾端套入一粒串珠並固定（用強力膠或膠帶固定皆可），如圖一所示。

2.剪一細長紙片（建議約3～4公分），紙片中央挖一小洞，大小以讓紙片可以自由轉動即可，以便當為螺旋槳。

3.套好串珠與紙片後，取一環形磁鐵（中央孔洞的直徑約0.8公分），由鐵絲上方放進去。磁鐵會吸引在鐵絲上，輕輕撥動一下磁鐵，磁鐵就會掉下來，而且開始旋轉喔！

4.注意觀察：磁鐵掉落過程會一直旋轉，而且旋轉得很快！同時帶動鐵絲振動，讓紙片如同螺旋槳一般快速的旋轉起來。（如圖二）

5.鐵絲上可以同時掛二個磁鐵，觀察掉落過程有何差異？如果二個磁鐵同極相向（互相排斥）或是異極相吸，旋轉晴形有何差別呢？

實驗結果請觀看實驗影片（3.1M）

　　另一種玩法如圖三：將鐵絲彎曲成圓形，用一小片膠帶黏住接合處（膠帶越薄越好），讓磁鐵一邊掉落一邊慢慢轉動圓形鐵絲，磁鐵會轉個不停，不會停下來喔！此外，試著將鐵絲環掛上二個、三個或更多環形磁鐵，試試看同時可以讓幾個磁鐵一起旋轉個不停？

實驗結果請觀看實驗影片（0.6M）

　　這是一個已經頗為人知的操作，蘊含值得討論與探索的物理原理。其裝置與實驗操作如下：

1.取一紙盒（例如面紙盒），拿掉底部的紙面，使成為一中空的紙盒，當為馬的身體。並取四個曬衣夾夾在紙盒底部，當為馬的四隻腳。（如圖一右上方的紙盒）

2.在紙盒上方鑽一小洞，穿過一棉線，並綁上一小段吸管（避免棉線由紙盒脫落）。棉線另一端綁在紙杯上，紙杯可用來裝入螺帽（或鐵釘）等重物（如圖一左下方）。注意：棉線的長度必須小於桌子的高度。

3.製作完成後，放置於桌面上，紙杯下垂於桌緣。注意桌子的桌面必須略為凸出，以避免下垂的紙杯與垂直的桌緣摩擦或接觸。

4.最後，抓住紙馬，然後在紙杯中一個一個的放入螺帽（或鐵釘），以使紙馬在鬆手後可以因為紙杯與螺帽（或鐵釘）往下拉的重量而開始往前運動。注意：放入紙杯的螺帽（或鐵釘）不能太多（太重），否則紙馬會持續往前衝出桌子，而掉落地面。

5.調整完成之後，就可以演示給學生觀察。首先將裝置放在桌面（如圖一），並向學生說明：「紙杯中裝有重物，會拉著紙馬往前跑，紙馬往前跑是不是會衝過桌子，掉到地上呢？」，讓學生猜測完畢後，請學生仔細觀察。

結果，紙馬往前衝刺之後，一直跑到桌緣，就快掉下去的時候，居然就自動剎車了！（如圖二）

實驗結果請觀看實驗影片（4.7M）

1.取一空的約650ml的寶特瓶，將瓶身剪下一弧形。此弧形的寬約1～2公分，長度小於半圓形。（如圖一）

2.將剪好的弧形寶特瓶片，在中央位置挖一圓洞，洞不要太大（小吸盤的頂端能套進去即可），將小吸盤頂端套進去就完成了跳跳蟲（如圖二）。

3.玩法：由跳跳蟲中央壓下去（如圖三），讓小吸盤吸在桌面上。鬆手後，當小吸盤吸入空氣而鬆開後，跳跳蟲就會像跳蚤一樣跳得很高喔！

注意：不可以在玻璃、壓克力的桌面玩，因為桌面太光滑時，小吸盤會緊緊吸住桌面而無法彈開！

操作過程與現象請觀看實驗影片（13.8M）

　　汽車用方向盤控制輪子轉向以進行轉彎，火車沒有方向盤，主要是靠鐵軌導引來轉彎，因此火車的輪子設計就很重要。如果不仔細觀察，火車的輪子看起來好像是平的，但實際上不是平的喔！

　　為什麼火車的輪子不是平的呢？讓我們來實驗一下不同形狀的輪子，在轉彎時有何差別。

　　圖一有三種輪子甲、乙、丙，分別以橡皮塞當輪子。甲是平的輪子（以圓筒塑膠管代替）；乙和丙是用牙籤插入橡皮塞當車軸，乙是中央小、邊緣大的輪子；丙反過來是中央大、邊緣小的輪子。

　　鐵軌以高壓電電線（高度較高，一般電線太小）用熱熔膠黏在木板上。製作好彎曲的鐵軌後，稍微墊高，成為斜坡，再將甲、乙、丙三種輪子分別放在鐵軌上自由滾動（如圖二），觀察三種輪子是否能夠在鐵軌上轉彎，而不會出軌？

實驗過程請觀看實驗影片（7.0M）　　

　　由實驗結果可以發現只有「丙」可以在鐵軌上轉彎，甲和乙都很容易出軌！

　　因此火車為了增加轉彎的穩定性，火車輪子的實際構造（如以下連結），類似丙的結構，輪子的內側都略大於外側。

1. http://www.turbosquid.com/3d-models/train-wheel-3ds/355301

2.http://www.cramster.com/answers-nov-11/mechanical-engineering/determine-velocities-trai-figure-shows-manner-train-wheel-rests_1637578.aspx?rec=0

1.取一棉線約一公尺長，二端固定在椅子或固定物上（如圖一的紅色線段）。

2.另取二條棉線各約五十公分，分別綁上鉛錘後，再綁在步驟1的棉線上（距離要平均）。（如圖一）

3.將其中一個擺錘提起來，自由落下開始擺動。仔細觀察，另一個原本靜止的擺錘會有何變化？後續又是如何變化呢？

結果：靜止的擺錘會開始擺動起來，而且一開始擺動的擺錘會停下來。接著；擺動中的擺錘會慢下來甚至停止擺動，換另一個擺錘開使擺動。如此交替擺動、靜止、擺動、靜止…，很有禮貌的交換擺盪。

觀看實驗影片（12.5M）

1.剪一段吸管約5～8公分，將此段吸管的前端約3～4公分，以剪刀剪為6～8片的風車葉片狀（如圖一）。

2.將前端的葉片壓一壓，使其張開固定（如圖二）。

3.如圖三，剪一小段吸管約3公分，套入一有尖端的竹籤（小心竹籤插到手受傷），此小段吸管的作用是避免吸管風車隨意移動。

4.將吸管風車套入竹籤，然後以手撥動竹籤尖端處（如圖四），風車就開始轉動囉！

注意觀察：撥動竹籤時，由上往下撥以及由下往上撥，風車轉動的方向有沒有一樣？

觀看實驗影片（14.1M）

　　這是一個類似魔法般的球，可以用來考驗朋友的腦力的有趣現象。

　　如圖一，有二顆外觀完全一樣的黑球放在斜坡上，讓二顆球同時由斜坡上滾下來。其中一顆黑球如同一般的球，很快從斜坡上滾下來（等加速度運動）（如圖二左側的球）。但是另一顆黑球卻是慢吞吞的，而且有點蛇行的緩慢滾下來。為什麼會這樣呢？

　　怪怪球沒有裝磁鐵，斜坡也沒有任何機關喔！

觀看實驗影片（4.2M）

　　市面上有販售「倒立陀螺」的小玩具，將陀螺旋轉之後，沒多久就會倒立過來旋轉。這個現象與我們直覺認為；底面積越大越穩定的觀念相衝突。其實打陀螺時也可發現，丟出去的陀螺容易以尖端接觸地面的方式旋轉，而不是底部著地的方式旋轉。倒立陀螺的原理也是類似，只是它的構造更容易觀察到陀螺倒立的的瞬間，而產生驚奇的效果。

操作步驟

　　倒立陀螺可以自行製作，相當簡便，只需要一顆乒乓球與一小段竹筷。如圖一，將乒乓球上半部約四分之一裁剪掉，再取一小段竹筷以熱熔膠黏著於乒乓球底部中央就完成了。

　　而在乒乓球底部可以畫上一些自己喜歡的圖案，倒立旋轉時就可以看到圖案的旋轉了（如圖二）。

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　　桌上畫一直徑約十公分的圓圈圈，中央有一玻璃珠（直徑0.5～1.5公分皆可），以及一高腳杯（杯口略小於杯身），如圖一。

　規則1. 雙手只可接觸高腳杯，身體任何部位都不可以碰觸到玻璃珠。

　規則2. 玻璃珠不可以離開圓圈圈。

　規則3. 高腳杯不可以有破裂、損壞的可能性。

　　對著玻璃珠吹氣？用高腳杯撞玻璃珠，讓玻璃珠彈起來？前者無法成功，後者可能讓高腳杯破掉，違反規則喔！

　　聰明的網友動手、動腦試看看。

操作步驟：

1.先取1個小的氣球，灌入自來水，形成直徑大約1～2公分的水球，並將氣球頭部綁緊。綁緊後，再將氣球頭部剪掉。(如圖一)

2.將所有的30個大氣球，從頭部剪掉頭二分之一。(如圖二)

3.將圖二剪好的大氣球，逐個的套進圖一的小水球。每一個大氣球套進水球之後，要將多餘的、翹起來的部分剪掉，儘量保持平滑。(如圖三)

4.反複上一步驟，將大氣球全部套進水球，就完成了超彈性球。玩看看是不是彈性很好？

　　注意：套進大氣球時，後一個氣球要從前一個的尾部套進去，亦即頭-尾-頭-尾的方式逐個套進去。但是如果變成橢圓形的（例如０形狀），則要從０的左或右套進氣球，以便利用氣球的彈性壓成圓形的。

按此觀看影片（3.5M）

　　棉線的一端綁上一個螺帽，另一端綁上六個（或更多）螺帽。右手拿著一個螺帽的一端，六個螺帽的一端則垂掛在左手手指頭上（如圖一）。問觀眾：如果將右手的這一個螺帽鬆開，有可能阻止所有螺帽掉在地上嗎？依照常理判斷，六個螺帽往下掉，一定也會將另一端的螺帽一起拉過來而掉到地面。

　　事實上，當鬆開右手的螺帽時，的確會迅速的被拉往左邊，但是接著這一個螺帽會在左手手指上快速的繞圈圈，拯救了所有螺帽掉到地面的命運！（如圖二）

觀看實驗影片（4.5M）

　　這是一個有趣的科學玩具，刻了數個凹槽的竹筷的前端釘上一個螺旋槳（如圖一）。其製作方法是：

　（1）將一竹筷刻出約5～10個凹槽，深約0.3公分，間隔約0.5公分；

　（2）裁切長約2.5公分；寬約1公分的厚紙片（例如西卡紙），並量出中心點；

　（3）以圖釘（珠針的效果更佳）在厚紙片中心點穿洞，並使厚紙片可以自由轉動，再釘在竹筷的頭部當為螺旋槳。

　　操作時請學生仔細看紙片螺旋槳的轉動方向，並拿另一根竹筷（或小竹棍）開始在凹槽上來回摩擦（如圖二）。並且唸唸有詞：「右轉（順時針）！」，螺旋槳好像聽懂命令一樣，開始右轉。接著再喊：「左轉（逆時針）！」，螺旋槳乖乖的停下來，並且立刻開始左轉。

　　表演後可以請學生嘗試看看，是不是也可以讓竹筷螺旋槳聽話的左轉右轉？通常最多只能讓螺旋槳旋轉，無法控制轉動的方向。

觀看實驗影片（9.1M）

準備器材：金屬湯匙、塑膠湯匙、口香糖、迴紋針

準備器材：漏斗、膠帶、木棍

1.取二個大型漏斗（直徑約15公分），口對口對齊後以膠帶黏貼固定，就完成一個雙錐體。（如圖一）

2.取木棍二支，排列成Ｖ形，架高放置，但是開口處必須略高。放置好後以試管或圓柱物體放在開口處，確定會由高處低滾到低處。

3.將雙錐體放置在略靠近狹小開口（低處）（如圖二），雙錐體就會往高處滾動，像是會爬坡。是不是很奇怪呢？動腦想一想，為什麼？

圖一	圖二

準備器材：小鋼珠、鋁箔紙、吸管、空底片盒

1.剪一小段鋁箔紙，圍繞吸管並突出底端約0.5cm，將突出的鋁箔紙由外往內壓平。(如圖一)

2.抽出鋁箔紙，放進一顆小鋼珠，並密封起來。(如圖二)

3.將已經密封好的鋁箔紙放入底片盒並蓋住（如圖三)，上下搖動約15次，讓鋁箔紙更為平滑，就完成「跳豆」了。

4.將跳豆放在紙張上並傾斜，仔細觀察跳豆的移動變化。（也可以放在手上玩看看）

圖一	圖二	圖三