科學玩具－電磁－永動人

很久以前還是學生的時候，也是會坐在電腦前玩電腦遊戲，雖然不至於廢寢忘食，但還是花了不少時間，而且會買遊戲雜誌來看各類遊戲的介紹與攻略。在圖書館也發現這類雜誌與書籍很搶手，因為光看畫面就很吸引人。

不過看多了也會發現那時剛起步的國產遊戲與進口遊戲在人物設計、外盒包裝、宣傳海報上落差實在很大，所以常問朋友這個問題：「為什麼雜誌上國產遊戲的頁面看起來就不是那麼吸引人？好像沒有美編、造型設計人才？」這時綽號「肥子」的朋友提出一針見血的答案：「沒錢搞美術這一塊！」，也對，當時的遊戲設計經費大部分都花在程式設計上。

所以外觀是消費者看到商品的第一印象，就像看人一樣，第一印象很重要。之前由於協助他人論文的問卷施測與回收，所以獲得了這種稱為「永動人」的玩具作為謝禮，不過雖然知道這是擁有什麼功能的科學玩具，但是光看外觀，就很難吸引人掏出錢來購買。

名不符實，因為它跟永動一點關係都沒有，而是需要裝電池的

利用電流磁效應產生的電磁鐵與硬磁鐵間的相互作用力而擺動

外觀有分男女，有穿小洋裝的金髮女偶，也有擁有壯碩體格的性格男偶，雖然不影響功能，但卻會影響購買慾望，也就是這個玩具是走功能路線的，而不以外貌取勝。它的功能很簡單，利用四顆3號電池所形成的6伏特電壓產生較大的電流，形成電磁鐵後與綠色擺錘中的永久磁鐵產生互斥而搖擺的現象，看起來就像是在做體操般。

翹得半天高的馬尾，怎麼會想設計這樣的玩偶呢？

以前也看過小丑或猴子的造型，不論是哪一種，感覺都比這個玩偶強啊

比起同樣功能的玩具（科學玩具－電磁－迴轉歐吉桑），我還是會想把歐吉桑擺出來當作療傷系玩具欣賞，而讓這位驚嚇指數高的永動人讓學生把玩。既然它不是永動，且外觀不是很討喜，那應該是會被永凍吧！

科學玩具－光學－硬幣消失存錢筒

康版送了一個光學用的教具，跟我之前去日本買回來的玩具（科學玩具－光學－硬幣消失貯金箱）是大同小異的，差別在於我的存錢筒裡有與氣球一起飛行的米奇（東京迪士尼25週年慶版）或是懸浮在半空中的方塊，怎麼看都精緻很多，而所謂的精緻，就在於不容易瞧出裡面的秘密。

但這是唯一的差別嗎？不，取出硬幣的上蓋卡得特別緊，雖然只要將盒子上方的蓋板向外平移就能開啟，不過其實蠻難開的，因為卡得很緊，所以要將蓋子滑開得費一些力氣。滑開之後，就能看見裡面的秘密。

它的蓋子就像電腦桌的隔板一樣，用手指頭壓著再外推就能看見內部空間

從這裡也可以拿出剛剛投入的硬幣

對教學上而言，它不是教具，而是玩具，除了有個開口可以將錢幣投進去（應該也不會有人刻意將它當成存錢筒），讓人看不到錢而感到神奇，其實就只有這個功能，非常單純。硬幣消失的效果源自於光的直線前進性質，當光被不透明的物體阻隔而無法進入眼睛時，眼睛就無法辨識物體的外觀。

從上方看，只能看到等腰直角三角柱的一半，中間有一面白色的背板

從前方看，卻是完整的正方體

這個障礙物就是平面鏡不透光的背面，硬幣所反射的光線自然無法進入眼睛成像，加上硬幣進入盒子裡面後，就像溜滑梯一樣滑至底部，未與開口成一直線，盒內也無其他光源存在，眼睛就幾乎無法看見內部。

而前方呢？國中光學有一題的題目原本是圖形題，在此用文字簡述：「有一平面鏡與水平地面呈45度夾角，一人站在鏡子前方，試問鏡中的虛像與地面夾角為何？」，這題的答案就是虛像會與地面平行。鏡面將鏡前的物（正方體底面）形成與之垂直的像，這就是鏡子之所以要擺45度角的緣由，正方形的對角線與邊長也就剛剛好呈45度夾角。而正方體側面的物體與在鏡中的虛像呈平行對稱，可從下圖左側的顏色分佈輕易找出對角線在哪裡，也就是鏡子所在的地方。

仔細觀看盒內側面，對角線可以輕易的看出來，這就是不精緻的地方

裡面的線條過於分明、簡易，能輕易看出端倪

但是，若能將一個僅有一半的物品放進去，鏡子的功能就能再為這個存錢筒增加一項效果。這是自己可以做的，將小玩偶切一半，在剖面上貼一小段雙面膠，將其黏在鏡面中央，調整角度就可以製造小玩偶懸空的效果。至於剩下的另外一半，就送給另一位理化同好，補上這片遺落的拼圖。

進一步將前方的玻璃抽出，放入一個小玩偶，就能輕易破解光學小把戲

如果有剛好一半的玩偶，就可以貼在鏡子正中央，讓實物與虛像合併成完整的模樣

生活科學－熱學－福安宮吸金爐

車城福安宮很有名，旁邊的地方小吃及特產不說，有名的點就是香火鼎盛，也因為人潮絡繹不絕，讓裡面的旺盛的香火直衝天際。人潮帶來錢潮，周邊的商家依附著這間廟宇維生，所以載著香客的遊覽車一輛接著一輛的來，負責交通指揮的志工口中的哨聲也一直沒停過。

不管什麼時候去車城福安宮，總是看見人潮往裡面走，裡面更是人山人海

這是建築的正面，現在後方還在增建當中

來到廟宇，大部分信徒都會添點香油錢、將供俸完的金紙拿去一旁的火爐中焚燒。而廟方為了幫信徒遮陽避雨，還在走道上方和兩側加上頂棚和透明塑膠窗，其實這樣會讓走道搖身一變一個通道，讓空氣在裡面流動，就像橫向的煙囪一樣。

從廟裡面走往金爐的通道上都被遮擋住，成為一個限制氣體流動的空間

所以站在那裏的人都有自然風可以吹，但這是自然形成的嗎？

由於煙囪內對流旺盛，熱空氣快速上升，在金爐內的空腔中造成負壓，使冷空氣從外灌入，所以當通道裡的風（運動中的空氣）從高壓區流向低壓區時，香客就會感覺強風從廟裡吹向金爐，手上拿著准考證或戴假髮的人得要小心。

煙囪越高對流越旺盛，這個爐約有三至四層樓的高度

雖然一樓沒有用到，但是二樓以上的煙囪已足夠讓對流比其他的廟宇旺盛許多

增加煙囪的長度可以有效增加熱對流的效果，同時也讓熱空氣的運動方向有所限制，一旦能快速排除熱空氣，冷空氣就能越快速地補充進來，不但與內外壓力差異成正比，也與當時的溫、溼度有關。所以下次有機會到這裡來參拜時，記得在走道上停留一下，享受非自然形成的自然風吹拂，也看看吸金的神力（參考文章：生活科學─熱學─自動吸金爐（神明點鈔機））。

生活科學－熱學－點香火爐

它是一種點香用的火爐，但沒有使用燭油，也並點燃瓦斯、煤油這一類的燃料，所以不需要把一束香放進火焰中，但看不到火焰卻能將香點燃是怎麼回事？火咧？去哪裡了？從外觀來看，這個點香火爐矗立在地面上，除了爐體本身並無其他外接管線，看不到蠟油，爐內佈滿灰燼。

從側面觀察，可以得知它能提供的功能

但如果沒有這幾個字，香客可能會誤以為它是純粹插香用的香爐或垃圾桶

但是，把炷頭插入這一堆灰燼裡頭，立即會碰到障礙物，只要一下子就能將炷頭點燃，所以這一堆灰燼底下一定有玄機，得要撥雲才能見日。既然它能將香在短時間內點燃，那灰燼以下的空間裏一定是相當高溫的環境。隱藏在裡面的高溫熱源，其實就是燃燒中的木炭，僅在木炭上覆蓋一層灰燼而已。

火焰是劇烈氧化反應進行的地方，因為所釋放出來的較一般平緩氧化反應的能量還要大上許多，所以不只是熱能，還能放出光。劇烈氧化中的高溫木炭，如果暴露在空氣中，在氧氣供應充足時，木炭持續不了多久的時間。

灰燼下的木炭要不要補充？當然要啊，木炭總有燃燒殆盡的一天

這時要先把灰燼撥開，將新的木炭放進去鋪平壓實，再將灰燼重新覆蓋上去

所以在木炭上覆蓋灰燼的用意，除了隔絕空氣以延滯燃燒氧化的速度（但不可能完全阻絕），也讓熱對流不那麼旺盛，這些都是延長木炭燃燒壽命的方式。所以歸根究底，它仍是使用化石燃料，但卻相對的節省，以後有機會走訪台南南鯤鯓代天府時，不妨體驗看看這種沒有明火的點香爐，點燃自己與神明溝通的亮點。

研習資訊－雞雞X文文：日本九州教學參觀分享會

【活動報名頁面】

「嬌蒂 & 妹蕊」熱情的火山噴發、

充滿營養卻似看似不起眼的火山灰燼、

含蓄卻又充滿能量的九州教育三點式旋轉攻擊！

引言人：臺南市土城高中 黃慰華主任

分享一：臺南市南新國中 王棋俊老師

分享二：屏東市至正國中 邱彥文老師

交通資訊：
高雄市中正二路214號，高捷橘線文化中心站1號出口，前行50公尺。
（旁邊有民營停車場，NT40/h）

生活科學－光學－是誰在搞晷？

這個看起來歷史似乎很悠久的日晷儀，座落於現在台南市火車站附近的中山公園內，如果想找到它的話，只要在市立圖書館周圍晃一晃就可以看到，就在兒童圖書館旁。它與地面平行，左下角有附註經緯度，甚至還有時刻校正表，可以在每個月的上旬（1日）、中旬（11日）與下旬（21日）初校對誤差。

看到這個半圓形的日晷，可以發現圓周上的刻度距離並不相同，從清晨六點至傍晚六點的十二個小時間，以上午六點到七點以及下午五點到六點的間隔角度最大，而上午十一點至下午一點的間隔角度最小，大家應該可以理解為什麼，但如果有小朋友在場的話，還是建議稍作說明，因為小朋友們的背景知識可能不足，而且會將時鐘的印象轉移過來。

日晷儀中間的隔板將日照時間一分為二，並且指示東、西兩方向

不過隔板的厚度會是造成時間誤差的重大因素，而且越厚誤差越大

不過，這還不是最瞎的，比較令人不解的是，這座圖書館旁的日晷儀原本富有教育價值的功能，也就是前人將智慧的結晶、觀察的結果呈現在後人眼前，算是前人種樹、後人乘涼。但是，日晷儀的旁邊還真的有幾棵枝繁葉茂的大樹，伸出援手幫日晷儀擋住日曬……這是怎麼回事？在有空的話來品嘗台南的美食，不管是在夜市、路旁的西海岸，還是安平海邊，都有醉蝦讓你陶醉哦！

科學遊戲－物性－試管彩虹

細雨過後，抬頭一望，在太陽的另一側偶爾會看到高掛在天上的美麗彩虹

我們是否也可以把色彩繽紛的彩虹裝起來欣賞呢？當然可以，而且在家也可以自己做出不同的層次！雖然這個科學遊戲和實際的彩虹成因完全不同，但是吸引目光的效果不惶多讓，而且隨心所欲。因為過程中只需要利用理化第一章至第二章所學到的科學知識就能將不同顏色的液體分層，就能自製色色分明的效果。

科學遊戲其實可以是科學探究的過程。我是這樣做的，先請學生們調製出一大杯飽和食鹽水溶液，從操作過程與小組討論中觀察他們對於飽和的定義是不是清楚，其實可以發現即使是學過定義的學生，對於真正進入操作階段還是有段距離，只是每個人銜接所需要的鷹架是大是小而已。

各加入兩滴食用色素染色，成為等體積而濃度迥異的食鹽水溶液

切記要將順序排列好，不然添加的順序不對會使得色彩變調

待確認每組的飽和溶液真的無誤後，再將這些飽和食鹽水分裝稀釋。我提出的要求是要將飽和食鹽水溶液分成四小杯，第一杯是飽和食鹽水溶液40毫升，也就是完全不需要動腦筋，直接分裝就好；第二杯是稀釋過的食鹽水溶液40毫升，但是是由30毫升的飽和食鹽水加10毫升的純水；第三杯同樣是稀釋過的食鹽水溶液40毫升，但是是由20毫升的飽和食鹽水加20毫升的純水；第四杯依然是稀釋過的食鹽水溶液40毫升，是由10毫升的飽和食鹽水加30毫升的純水。

這時候就是討論時間了，討論什麼呢？基本上，學生可以用量筒量出液體的體積，用電子秤量出純水與各次分裝用的飽和食鹽水溶液的重量，在算出重量百分濃度後，可以發現雖然不是等比例，但濃度之間的差距卻是接近的。如果想要重溫密度概念的話，也可以再從這個點切入，進行螺旋式的學習。

左邊是過於混合的失敗作品，一開始沒有耐心的話，就時常會出現這種情形

如果將各層液體慢慢地沿著內壁流進去，效果就會好得多

調配出各種不同濃度的食鹽水後，再將其染色，顏色的配法因人而異，各有喜好不同，但還是建議對比程度高的顏色相間搭配比較好。在這裡也必須提出我選擇食用色素的主要原因，其一，和其他選用顏料的科學同好來對照的話，食用色素更能夠顯現出交界處色料因為混合而出現的變色效果；其二，食用色素的用量少，對於重量百分濃度而言，加入一、兩滴染色的影響其實不大，不會使重量改變劇烈，但顏料可就不能這樣被忽視掉，所以這是我控制實驗變因的小撇步。

黃色層與藍色層的交界處出現了些微綠色，不用說明，做了就能印象鮮明

而綠色層與黃色層的交界處較無這樣的現象，知道為什麼嗎？

使用滴管將四色食鹽水溶液由濃度大的開始緩緩流入試管，接著再逐次將濃度較小的溶液沿著試管內壁流進去，就可以在管內形成美麗的彩色分層液體。沿著傾斜的試管讓食鹽水慢慢滑入，可適度調整並降低液體往下流動時的衝力，減少不同濃度食鹽水發生混合現象。而且，操作時的「耐心」才是實驗最高技巧啊！

綠色層與紅色層的交界處出現了不可忽視的黑色色帶，是目前最明顯的

這不是光的三原色，而且查一下顏料三原色與色輪就可以知道了

混合物會因組成物質比例的不同，使得物理性質出現差異，調製的食鹽水濃度不同，其密度就不一樣，密度大者會沉在下方，密度小的會在上層。雖然還有其他的方法可以將液體分層，像是油、酒精、水與糖漿或蜂蜜，利用物質的物理特性同樣能做出層層分明的效果，但想要簡便不麻煩的話，還是推薦這一味，因為完成之後，靜置四～五天後，效果依然分明。

看！我把天空的彩衣裝進來囉！

生活科學－壓力－吊車下的壓力

壓力決定於正向作用力與作用面積，這兩個因素裡的正向力越大及接觸面積越小會讓壓力越大，而正向力越小及接觸面積越大會讓壓力越小。所以，非常重的物品如果接觸面積極小，極有可能貫穿其他物體，像圖釘般的尖銳造型就可以施以些許力量而將紙張輕易刺穿並進入公佈欄木板。

反過來說，接觸面積大的話會使壓力減小，就像大象那麼龐大的身軀，過量的體重也只有靠四隻腳支撐，因此牠的腳掌面積得要比其他動物大一些，才能平穩地腳踏實地。如果大象的腳底像羚羊的蹄，那麼牠的腳印會變得深刻許多，這也就是印象深刻的由來（誤，別鬧了！）。

不過，在路上偶然看到龐然大物也會讓人無法不去注意它，像是起重機、怪手或吊車，它經過的時候除了轟隆巨響以外，還有無法忽略的地面振動傳導過來。這時大家通常是退避三舍，紛紛讓路，於是蠻常看到這種大型機械車的車尾號碼牌。不過，這次引起我注意的還不只這樣，因為號碼牌底下還有一面黑底白字的車體重量標示。

照片中哪裡奇怪？先拿出你柯南般的真本事吧！

嗯……重量23.56公噸，也就是23560公斤，如果這就是全部的正向作用力，就會出現平均每平方公分155公斤的接地壓力，即可推算出與地面的接觸總面積是152平方公分，假設這輛吊車向外延伸出四支輔助腳架，則每隻腳架的接地面積為38平方公分。這麼小的面積是合理的嗎？我是很懷疑，但可能還有其他的面向還沒考慮到。

不過講了那麼多也做了很多提示，撇掉數字的疑惑不談，你發現了問題在哪裡嗎？就是壓力單位的問題，位於分母的面積單位應該是平方公分(cm²)，而不是公分(cm)，那消失的「２」去了哪裡？應該不是新車出廠時就出了問題，而是真的掉漆囉！