動力機械

本課程透過齒輪、輪子、軸、積木讓孩子組成生活中常見的器具與裝置,在學習過程中,培養空間立體的智能,與設計和應用的能力;並藉由課堂活動,學習合作互動與語言表達的能力。

教學主題內容包含[結構與力][槓桿][輪與軸][齒輪][滑輪][氣壓]等原理。讓學生藉由動手實作深入了解各種機械原理,培養物理科學知識,建立解決問題的能力,藉以激發小孩對科學的濃厚興趣。

期待學生能在模擬情境的動手實作中,學習到科學、技術、工程、數 學跨領域的知識整合,學習創新力。

透過基礎科學和數學應用,孩子能從操作過程學習簡易的機械原理,引導孩子發揮想像,養成好奇和探索精神。


階段
主題單元名稱
單元內容
教學目標

積木的認識與組合
橡皮迴力車
  • 引導學生利用積木的組裝,與橡皮筋應用,學會應用彈力原理讓車子產生動力,應用摩擦力讓車子前進,來熟悉機械原理。
電動車、太陽能車
  • 利用積木組裝認識車子,了解馬達與齒輪關係;認識太陽能供電原理,並可供電於車子。
齒輪比的改變(加減速齒輪組)
  • 引導學生認識齒輪比,齒輪的互相帶動能傳遞能量,改變速度及方向,如何讓自己更省力或省時,了解動力機械原理。
投石裝置、彈力槍
  • 利用故事引導學生認識阿基米德與槓桿原理,透過手作了解施力臂與距離的關係,再進階了解棘輪來控制發射時機與距離,更能把握住操作的技巧。
氣壓水動結構、氣壓水動車
  • 引導學生利用空氣與水產生的壓力轉換成動能,理解氣壓與水動的關係及結構。
積木與電控零件的結合 PWM七彩霓虹燈
  • 認識Pulse Width Modulation(PWM),是將類比訊號轉換為脈波的一種技術。生活中的變頻洗衣機就是一種應用。
EEPROM
  • 認識EEPROM是既可讀又可寫的一塊特殊的記憶體,跟RAM 不一樣,它的內容是永久保存的,寫入的資料,即使在電源關閉之後還是保存在 EEPROM 裏,下次電源重開的時候仍然可以把它讀出拿來使用。
    認識EEPROM 通常用來保存程式的設定值與結合在生活中的應用。
Servo與積木的結合、風車(Servo+鍊輪+鍊條)
  • 引導學生結合超音波感測器、伺服機、齒輪、鍊輪與鍊條的結合,製作出互動式風車。藉以了解齒輪的傳動原理,以及汽車變速箱結構的概念。
副程式的控制與應用
  • 引導學生透過副程式的學習,讓主體程式更智能運作,並了解主副程式之間的互動與呼叫關係,更透徹運用運算思維進行問題解決。
紅外線自走車
  • 運用紅外線通訊,控制車體行進。並了解遠端控制的操作原理。
循跡自走車
  • 藉由讓學生撰寫程式讓自走車自動控制兩個馬達循跡前進,培養學生運算思維的邏輯概念,並在實際測試中驗證理論與數據的可行性。
避障自走車
  • 引導學生撰寫程式讓自走車使用超音波感測器來偵測與障礙物之間的距離,讓自走車能行走在未知的環境中,以達成避障的目的。

 

課程內容: 

 


Lesson 1-1 橡皮迴力車

    

  

  


Lesson 1-2 電動車


Lesson 1-3 太陽能動力

   

   


Lesson 1-4 齒輪比的改變(加速齒輪組)

  

  

Lesson 1-5 齒輪比的改變(減速齒輪組)


 


Lesson 1-6 投石裝置

 


Lesson 1-7 彈力槍(橡皮筋槍)


Lesson 1-8 氣壓水動結構

接法:

綠標籤水管:連接集水桶和打氣瓶。

紅標籤水管:連接打氣筒和集氣瓶。

黃標籤水管:連接集氣瓶和開關閥。

藍標籤水管:連接開關閥和齒輪組。

米標籤水管:連接齒輪組和集水桶。

注意事項:

1.集水桶內要裝九分滿水。

2.總打氣次數不得超過40下。

3.記著鎖上黃色鎖頭。

4.只有藍和黃標籤是細管,其他是粗管。

5.上右圖中有黃色鎖頭的是綠標籤管子,沒有鎖頭的是米標籤管子。

6.蓋子內必須裝一段約10公分的粗管,底端要剪斜口,以免影響進水。


Lesson 1-9 氣壓水動車


Lesson 2-1 連續旋轉伺服機組裝與調校(歸零)

  

Lesson 2-2 伺服機與智高直條的結合

  

Lesson 2-3 風車(伺服機+鍊輪+鍊條)

  


Lesson 2-4 超音波感測


Lesson 2-5 超音波+風扇

   左側程式會因為超音波感測失敗而導致伺服機頓慢   用左側圖案之方法解決上述問題

效果:50以上燈暗,50~20閃燈,20以下燈恆亮。距離越近,風扇轉越快。



 

Lesson 3-1 微型自走車

  

  

  

 

授課教師: