創意教學S。T 科學營 太陽能動力車 草屯國中 彭鵬老師

活動內容時間 報到 8：45～9：00 能源危機與全球暖化9：00～09：40 太陽能車介紹09:40 ～10:30 太陽能車組裝10:30 ～11:40 太陽能車競賽11:45 ～12:00 賽後收拾、頒獎12:00~12:40 填問卷12:40~~ 下課13:00

溫室效應的主因 能源的使用 --化石燃料—電(最乾淨) 發電(火力發電：煤、天然氣、右油 交通工具的使用(車子)

最小的太陽能車

太陽能原理、利用 缺點： 效率低 看天吃飯 儲存問題 優點： 乾淨 各處皆有 生生不息

想想看 何謂四輪驅動車？ 四輪驅動（全輪驅動）指汽車的動力系統可以將引擎的動力同時傳遞到所有四個車輪的設計。四輪驅動的優勢在於汽車的動力分配平均，在崎嶇路面或地形上，四輪驅動車有更好的操控性。因此，四輪驅動車更適宜於越野行駛的要求。在雨雪或冰路面上，四輪驅動車也更易於掌握。

動手做科學 太陽能動力車 實務篇

想想看 前輪驅動和後輪驅動的差別？ 傳統上大部分汽車的引擎只驅動一對車輪，另一對車輪不產生驅動力，稱為兩輪驅動。 前輪驅動系統可以降低轎車的成本，它沒有通過駕駛艙下面的驅動軸，變速器和差速器被裝配在一個殼體中，這樣所需的零部件就更少。前輪驅動系統還可以讓設計者更方便的在汽車底部安裝其他部件，比如制動系統，燃油供給系統和排氣系統。 減輕整車的重量是前輪驅動的另一個優點。減輕車重可以提高加速性，制動性和燃油經濟性。由於前輪驅動的汽車的驅動輪承受著發動機和驅動橋的重量，可以增加驅動輪的附著力，這對於在濕滑路面上行駛的汽車將會有很大的幫助。 前輪驅動的最大的優點還在於可以擁有大的室內空間，駕駛室內不會因為有驅動軸通過而有一個大的凸起。看看本田思域(Civic)，你就會發現這種小車也可以擁有許多轎車無法比擬的後座空間，原因就是有了一個平整的底板，同時，沒有了後差速器，行李箱的空間也會得到增大。 主要缺點就是使得汽車的操縱性變差。其次就是前輪所承受的負荷。

零件實例 運動方向：

前輪驅動車 優點 缺點 前輪驅動系統可以降低轎車的成本。 車重較輕可以提高加速性，燃油經濟性。 增加驅動輪的附著力，這對於在濕滑路面上行駛的汽車將會有很大的幫助。 可以擁有大的室內空間。 缺點 使得汽車的操縱性變差。 前輪所承受的負荷加重。

太陽能馬達盒 西門子單晶晶片，1V/150mA，內部齒輪倍數16.875，體積小且效能高。使用60瓦以上的燈泡，約25cm的距離照射晶片，即可啟動馬達，能載動約1kg的重量。 太陽能電池是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片，其將高純度的半導體材料加入一些不純物使其呈現不同的性質，如加入硼可形成P 型半導體，加入磷可形成N 型半導體，PN兩型半導體相結合後，當太陽光入射時，光線照在上層，使電子遷移到下層，在兩層之間産生電壓差則產生電力，如果要産生較大的電壓與電流，則須把太陽能電池串聯及並起來。

什麼是齒輪？ 輪軸的輪外緣有整齊的齒列的稱為齒輪。 大小不同的齒輪，可以利用齒溝彼此扣住互相帶動。 本課程中提供的是正齒輪(Spur gear)及鏈條齒輪(chain gear)

什麼是齒輪？ 輪軸的輪外緣有整齊的齒列的稱為齒輪。 大小不同的齒輪，可以利用齒溝彼此扣住互相帶動(功能：傳動、改變方向、速度)。 本活動中提供的是正齒輪(Spur gear)及鏈條齒輪(chain gear) 13

齒數的計算 齒輪單獨使用幾乎沒有實際的用處（特殊情況除外）。一般使用時至少需要兩個以上的齒輪。 左邊是20齒齒輪，右邊是60齒齒輪。齒輪的最重要屬性就是它的齒數(teeth)，例如60齒的齒輪可以表示為60t，20齒的齒輪可以表示為20t。

齒輪的特性 齒輪的基本屬性就是將運動從一個齒輪傳到其它齒輪上。 不需要用很大的力去轉動它們，因為齒輪間配合相當契合，摩擦力很小。 兩個齒輪的轉動方向相反，一個順時針，一個逆時針。 兩個齒輪的旋轉速度不同。

齒輪的傳動比 當轉動大齒輪(60齒)1圈，小齒輪(20齒)就轉動了三圈！我們用兩個齒輪齒數之比來表示兩者的關係：20比60。經過簡化，得到1:3，我們稱為傳動比。 何謂傳動比？ 條件：兩個齒輪，主動齒和從動齒。則 傳動比＝主的轉速 / 從的轉速 or 傳動比＝從動的齒數 / 主動的齒數

速度越快，扭矩就越小 在力學中有得必有失，獲得了速度，同時就減少了扭矩。 力量上的損失會轉化為速度—速度越快，扭矩就越小。 所以如果獲得了三倍的速度，你的扭矩會減小到原來的1/3。 扭矩和速度的轉換是對稱的，你可以將扭矩轉換成速度，反之亦然。 扭矩做什麼用？ 扭力的功能就是展現在起步加速的時候。 低速看扭力，高速看馬力

如果還想得到更高的傳動比（加速或減速） ，可運用不同齒數的齒輪組成之齒輪組（多級變速系統），我們稱它為齒輪傳動鏈。

齒輪組的運用 若A轉一圈B轉幾圈， 但若透過齒輪組運動後F會轉幾圈。18圈 試算算這組齒輪組的傳動比？

思考題 大、小齒輪各4個 請你想想如何製作一個齒輪組，最後的傳動比是1：81，需要大(60齒)、小ㄉ(20齒)齒輪各幾個？ 齒輪傳動鏈可能會產生讓你難以置信的能量，因為它能將扭矩轉化為角速度，兩個1：5的傳動比產生1：25的傳動比，3個1：5的傳動比產生1： 125的傳動比。 但必須小心使用，因為樂高組件可能因為機器人不能產生某種動作而損壞。 产生的速度足以扭曲梁，扭断轴或者打破齿轮的齿。換句話說，如果某一樣組件卡住了，樂高馬達的速度乘上125產生的速度足以扭曲梁，扭斷軸或者打破齒輪的齒。

鏈條齒輪的應用 鏈條齒輪是齒輪的一種，它不像正齒輪需要兩兩互相咬合，通常是靠鏈條或皮帶來使鏈條齒輪運作，生活中常見的應用如坦克車、腳踏車……等。

齒輪固定器

最簡單的四輪車

最簡單的三輪車

正齒輪帶動的三輪車

鏈條齒輪帶動的四輪車

各種可能的車體結構

設定目標 在陽光充足((正中午))的時候，誰的太陽能模型車能夠最快跑完所規定之距離。 競賽長度為一個『籃球場寬度=15公尺』。跑道有高低起伏自選良好位置。 重量限制：124公克(最少) 競賽採分組：20人一組共2組。每組取前3名，再競賽一次決定名次。

成績差異重點： 減少磨擦力 減少重量。 輪胎的選擇。 車輛大小及重量。 太陽能車身的形狀。 太陽能晶片的位置及角度(讓太陽能板吸收到最多的光能)。 研究不同齒輪大小比例和馬達的位置是否會影響太陽能車的速度和距離。 馬達位置-採用前輪驅動或後輪驅動。

認識零件 1.鏈條齒輪10.20.30齒 2.正齒輪60.40.20齒 3.傳動軸齒輪固定器 4.長方架 5.正方架 6.長條 7.超長條 8.各種長短傳動軸 9.太陽能馬達組 10.扳手 11.結合鍵 12.鍊條 30

齒輪固定器的使用方法 31

板手的使用方法 窄、厚 寬、薄 32

簡報結束 Now! Just do it!