臺北市松山區健康國民小學 校內科學展覽作品說明書

科別

□自然科：□物理類 □化學類

□生物類 □地球科學類

□數學科

□生活與應用科學科

編號

（由教務處填寫）

指導老師

陳堅鴻

班級 5 年 4 班

作者姓名 吳憲、賴沛菁、吳家瀚

作品名稱 有趣的搖擺器

摘要：

壹、 研究動機：

由於小時候常常看到一些店裡玻璃櫥窗裡所陳設的廣告會搖來搖去，每次都引發我的好

奇心。廣告會搖來搖去是因為裝有搖擺器，可是造成搖擺器擺動的原因是什麼? 每分鐘可以

擺動幾下? 怎樣搭配才可以達到最有效率的擺動，我想藉這次科展的機會來好好研究研究搖

擺器。

而為什麼要研究搖擺器呢? 搖擺器是我在書上看來的。那天我翻箱倒櫃，幾乎把家裡所

有的科學勞作書都看了一遍，最後終於找到了一本裡面有我最好奇的東西- 搖擺器。這個搖

擺器讓我聯想到蹺蹺板，也許以後只要按個鈕，蹺蹺板就會自己上下擺動了；也許還會有電

動的鞦韆、搗麻糬機；甚至是有打空氣到魚缸裡的機器，都是由這小小的搖擺器開始的呢!

貳、研究目的：

1.研究電池的數量，影響搖擺的次數。

2.研究磁鐵的數量，影響搖擺的次數。

3.研究漆包線繞的圈數，影響搖擺的次數。

叁、研究設備器材：

1

材料 用具 漆包線 6 捆 （9 公尺） 剪刀 ㄧ把

紙杯 三個 電池座

（電線）

一個、二個、四個電池組各一

牙籤 一根 三號電池 四個

磁鐵 六個 碼表 一個

厚紙板 25*2cm ㄧ片

肆、研究過程或方法：

一.在紙杯底部用美工刀割長 2.5 公分寬 1.5 公分的長方形孔如圖一。

二.漆包線兩端用剪刀將絕緣漆磨掉約 5 公分，在杯口約公 5分處纏繞漆包線如圖二。

圖一 圖二

三.將牙籤固定在距離厚紙板一端約 4公分處，末端黏住圓形磁鐵如圖三，然後把磁鐵端放

入杯底長方形洞內如圖四。

2

圖三 圖四

四.裝上電池接通電源後應可看到搖擺器開始搖擺，可是搖擺器並未如預期的開始搖擺。經

詢問老師，可能是漆包線纏繞紙杯的方式太凌亂如圖五，沒有按照順序，無法讓搖擺器搖擺。

於是用新的漆包線按順序重新纏繞紙杯上如圖六，果真重新纏繞漆包線的搖擺器真的動了起

來。

圖五 圖六

五.現在可以開始研究漆包線的圈數、電池數、磁鐵數會不會影響搖擺次數了。

1.實驗一

用 30 圈漆包線的線圈，兩個磁鐵，使用一個電池組如圖七，接通電源後按下碼表開始計

時，搖擺十下所需秒數，計算至百分之一秒，搖擺器雖然開始搖擺，但搖擺幅度非常小，使

用二個電池組如圖八，搖擺器搖擺幅度稍微大了些，使用四個電池組如圖九，搖擺器明顯開

始搖擺幅度也大許多。

3

圖七 圖八 圖九

現在仍使用 30 圈漆包線的線圈，這次用四個磁鐵，使用一個電池組，搖擺幅度一樣很小，

使用二個電池組，搖擺器搖擺幅度有稍微大了些，使用四個電池組，搖擺器搖擺幅度大許多。

接著仍使用 30 圈漆包線的線圈，這次用六個磁鐵，使用一個電池組，搖擺幅度還是很小，

使用二個電池組，搖擺器搖擺幅度稍微大些，使用四個電池組，搖擺器搖擺幅度大許多。為

使實驗更精準，每個實驗都做五次計時，再取平均值。

實驗一:30 圈漆包線

2 個磁鐵 4 個磁鐵 6 個磁鐵

1 個

電池組

2 個

電池組

4 個

電池組

1 個

電池組

2個

電池組

4個

電池組

1個

電池組

2個

電池組

4 個

電池組

6.69 6.38 6.91 5.19 5.18 5.25 4.69 4.78 5.00

6.69 6.12 7.15 5.12 5.5 5.35 4.69 5.00 5.06

6.89 6.44 6.84 5.19 5.28 5.41 4.62 5.00 4.97

7.07 6.72 6.84 5.25 5.4 5.22 4.81 5.00 5.22

7.06 6.37 6.88 5.25 5.29 5.41 4.68 4.87 5.1

平均值 6.88 6.41 6.92 5.20 5.33 5.33 4.70 4.93 5.07

2.實驗二，

4

依實驗一做法，這次用 50 圈漆包線的線圈，先用兩個磁鐵，使用一個電池組，搖擺幅度仍

然非常小，使用二個電池組，搖擺幅度有大些，使用四個電池組，搖擺幅度變大。仍使用 50

圈漆包線的線圈，這次用四個磁鐵，使用一個電池組，搖擺幅度很小，使用二個電池組，搖

擺幅度稍微大些，使用四個電池組，搖擺器搖擺幅度變大。接著仍使用 50 圈漆包線的線圈，

這次用六個磁鐵，使用一個電池組，搖擺幅度很小，使用二個電池組，搖擺幅度稍微大些，

使用四個電池組，搖擺幅度變大。

圖十 圖十一 圖十二

實驗二:50 圈漆包線

2 個磁鐵 4 個磁鐵 6 個磁鐵

1 個

電池組

2 個

電池組

4 個

電池組

1 個

電池組

2個

電池組

4個

電池組

1個

電池組

2個

電池組

4 個

電池組

7.25 7.16 7.00 5.09 5.19 5.53 4.88 4.81 5.41

7.25 7.13 7.09 5.31 5.25 5.5 4.82 4.78 5.38

7.22 7.18 7.22 5.19 5.40 5.44 4.69 4.84 5.41

7.13 7.19 7.06 5.31 5.38 5.62 4.78 4.72 5.28

7.15 7.09 7.18 5.31 5.25 5.57 4.97 4.78 5.25

平均值 7.20 7.15 7.11 5.24 5.29 5.53 4.83 4.79 5.35

5

3.實驗三

同樣依實驗一做法，這次用 70 圈漆包線的線圈，兩個磁鐵，使用一個電池組，搖擺幅度

很小，使用二個電池組，搖擺幅度稍微大些，使用四個電池組，搖擺幅度變大。仍使用 70

圈漆包線的線圈，這次用四個磁鐵，使用一個電池組，搖擺幅度一樣很小，使用二個電池組，

搖擺幅度稍微大些，使用四個電池組，搖擺幅度變大。接著仍使用 70 圈漆包線的線圈，這

次用六個磁鐵，使用一個電池組，搖擺幅度很小，使用二個電池組，搖擺幅度稍大些，使用

四個電池組，搖擺幅度變大。

圖十三 圖十四 圖十五

實驗三:70 圈漆包線

2 個磁鐵 4 個磁鐵 6 個磁鐵

1 個

電池組

2 個

電池組

4 個

電池組

1 個

電池組

2個

電池組

4個

電池組

1個

電池組

2個

電池組

4 個

電池組

7.22 7.46 8.06 5.13 5.47 6.90 4.87 5.13 5.84

7.28 7.78 8.13 5.25 5.53 7.00 4.97 5.00 5.97

7.22 7.78 8.09 5.44 5.37 6.91 5.03 5.00 5.69

7.03 7.72 8.07 5.18 5.41 6.91 5.06 4.91 5.60

6

7

7.15 7.66 8.28 5.37 5.59 7.09 4.97 5.06 5.72

平均值 7.18 7.68 8.13 5.27 5.47 6.96 4.98 5.02 5.76

將以上實驗的平均值列表如下

漆包線圈數量、磁鐵量與電池數量影響搖擺器次數表(秒/10 次)

一個電池組 二個電池組 四個電池組

秒數 秒數 秒數

二個磁鐵 6.88 6.41 6.92

四個磁鐵 5.2 5.33 5.33

實驗

一

30 圈漆包

線線圈

六個磁鐵 4.7 4.93 5.07

二個磁鐵 7.2 7.15 7.11

四個磁鐵 5.24 5.29 5.53

實驗

二

50 圈漆包

線線圈

六個磁鐵 4.83 4.79 5.35

二個磁鐵 7.18 7.68 8.13

四個磁鐵 5.27 5.47 6.96

實驗

三

70 圈漆包

線線圈

六個磁鐵 4.98 5.02 5.76

伍、研究結果：

為了計算方便，將上表換算成頻率，即(次/秒)

8

將上表繪成圖形如下

一、以電池組為主題之頻率表：

漆包線圈數量、磁鐵量與電池數量影響搖擺器頻率表(次/秒)

一個電池組 二個電池組 四個電池組

二個磁鐵 1.45 1.56 1.45

四個磁鐵 1.92 1.88 1.88 實驗

一

30 圈漆包線

線圈

六個磁鐵 2.13 2.03 1.97

一個電池組 二個電池組 四個電池組

二個磁鐵 1.39 1.40 1.41

四個磁鐵 1.91 1.89 1.81 實驗

二

50 圈漆包線

線圈

六個磁鐵 2.07 2.09 1.87

一個電池組 二個電池組 四個電池組

二個磁鐵 1.39 1.30 1.23

四個磁鐵 1.90 1.83 1.44 實驗

三

70 圈漆包線

線圈

六個磁鐵 2.01 1.99 1.74

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

二個磁鐵 四個磁鐵 六個磁鐵

次/秒

磁鐵數

30圈漆包線線圈

一個電池組

二個電池組

四個電池組

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

二個磁鐵 四個磁鐵 六個磁鐵

次/秒

磁鐵數

50圈漆包線線圈

一個電池組

二個電池組

四個電池組

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

二個磁鐵 四個磁鐵 六個磁鐵

次/秒

磁鐵數

70圈漆包線線圈

一個電池組

二個電池組

四個電池組

9

二、以線圈數為主題之頻率表：

漆包線圈數量、磁鐵量與電池數量影響搖擺器頻率表(次/秒)

30 圈 50 圈 70 圈

二個磁鐵 1.45 1.39 1.39

四個磁鐵 1.92 1.91 1.90 實驗一 一個電池組

六個磁鐵 2.13 2.07 2.01

30 圈 50 圈 70 圈

二個磁鐵 1.56 1.40 1.30

四個磁鐵 1.88 1.89 1.83 實驗二 二個電池組

六個磁鐵 2.03 2.09 1.99

30 圈 50 圈 70 圈

二個磁鐵 1.45 1.41 1.23

四個磁鐵 1.88 1.81 1.44 實驗三 四個電池組

六個磁鐵 1.97 1.87 1.74

將上表繪成圖形如下

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

二個磁鐵 四個磁鐵 六個磁鐵

次/秒

磁鐵數

一個電池組

30圈

50圈

70圈

10

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

二個磁鐵 四個磁鐵 六個磁鐵

次/秒

磁鐵數

二個電池組

30圈

50圈

70圈

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25

二個磁鐵 四個磁鐵 六個磁鐵

次/秒

磁鐵數

四個電池組

30圈

50圈

70圈

陸、討論：

依研究結果進行分析如下： ㄧ、依電池組分析：

1、一個電池組時，無論幾個磁鐵，每秒擺動次數都隨著線圈數的增加而下降。 2、二個電池組，二個磁鐵時，每秒擺動次數都隨著線圈數的增加而下降，四個和六個

磁鐵時，每秒擺動次數都隨著線圈數的增加而得到較佳結果。 3、四個電池組時，無論幾個磁鐵，每秒擺動次數都隨著線圈數的增加而下降，

二、依線圈數分析： 1、30 線圈數，二個磁鐵時，每秒擺動次數都隨著電池組的增加而得到較佳結果。四個

和六個磁鐵時，每秒擺動次數都隨著電池組的增加而下降。 2、50 線圈數，二個和四個磁鐵時，每秒擺動次數都隨著電池組的增加而增加。六個磁

鐵時，每秒擺動次數都隨著電池組的增加而得到較佳結果。 11

12

3、70 線圈數時，無論幾個磁鐵，每秒擺動次數都隨著電池組的增加而下降。

柒、結論：

ㄧ、一個電池組，因電壓不足，無法得到較佳結果。 二、70 圈線圈數，因效能不佳，亦無法得到較佳結果。 三、50 圈線圈數與六個磁鐵、二個電池組時，為最有效率的組合，即用最少的電，擺動次數

最多，

捌、參考資料及其他：

科學勞作一點靈(國立台灣科學教育館出版，作者張毓禎、林大陣、楊育寬)，民 96 年