STEM大冒險:超驚奇的工程魔法
配合108課綱科技領域,培養創意設計與實作能力
STEM Quest- Fantastic Forces and Incredible Machines
原文作者╱
Nick Arnold
作  者╱
尼克.阿諾
譯  者╱
嚴麗娟
出版社別╱
小五南
書  系╱
學習高手
出版日期╱
2019/08/01   (1版 1刷)
  

I  S  B  N ╱
978-957-763-480-1
書  號╱
YC14
頁  數╱
84
開  數╱
菊8
定  價╱
350 (特價 277)



STEM大冒險

工程涵蓋力的魔法和機器的奇妙。

你能不能研究東西怎麼運作,變成一位傑出的工程師呢?

發現怎麼讓迴紋針漂浮在空中、設計摩天大樓、建造超級潛水艇、用齒輪和彈簧做實驗!
這本超讚的STEM書籍有30多種可以在家做的驚奇實驗、非凡的事實和統計資料,以及最酷的插圖,幫你弄清楚齒條跟制輪,還有凸輪和曲軸。
來探索工程學的驚人世界吧!

Nick Arnold(尼克.阿諾)
尼克·阿諾寫了很多兒童的科學書籍,其中有一套暢銷系列,介紹噁心但很有趣的科學事實。寫作之餘,尼克會到書店、學校和圖書館對小朋友演講。
※譯者簡介
嚴麗娟
嚴麗娟
臺大外文系、英國倫敦大學語言學碩士及西敏斯特大學翻譯碩士,業餘喜愛閱讀和翻譯。
※繪者簡介
Kristyna Baczynski
克莉絲汀娜·巴克辛斯基(Kristyna Baczynski)
克莉絲汀娜·巴克辛斯基的漫畫作品曾獲得教育家艾斯納(Eisner)提名。她的創作廣見於全球各地,包括雜誌、書籍、衣物和窗簾。如果沒當上插畫家,她本來會成為生物化學家,因此STEM的主題也深得她心。

歡迎來到 STEM 大冒險!
質量很重要
動起來
滋!有電!
物質世界
更大更好的建築物
支撐的結構
橋梁和隧道
往上升!
輕鬆舉起
輪子真好玩
磨來磨去的齒輪
齒條、棘輪、凸輪和曲柄
可以延展跟有彈性的東西
嘟嘟∼汽鏘汽鏘
磁浮列車
踩油門
移動的馬達
船形工程
沉下去,還是盤旋?
超讚的飛機
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水上的荒野
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認識科展的第一
本書:科展完全
攻略
STEM大冒險
:進入數字與計
算的超酷世界
STEM大冒險
:超驚奇有創意
的科技
輕鬆成為觀星達

穿越時空大冒險
:小學畢旅夢遊
臺北歷險記
STEM大冒險
:原子與物質的
超好玩科學實驗




工程就是研究和規劃怎麼創造出更優良的產品和系統。
說到「工程」,你會想到什麼?或許你會想到力、機器和建築工地。這本書裡會介紹很多力跟機器,也會介紹人—工程師,他們使用科學和數學來測量力跟檢驗材料,才能創造出奇妙的新產品和系統。
每個人都需要工程。我們需要結實的建築物,需要泵浦和水管來澆灌食物以及讓房屋變暖。我們有汽車和火車帶我們去上學和工作。我們有能潛入水裡的機器來探索海洋,有火箭帶我們進入太空。細小微生物做成的藥物可以拯救我們的性命。
因為各個領域的工程,我們的生活也變好了。你對哪一種類型的工程最有興趣?看完這本書的介紹,有一天,你也會變成這些驚人進展的大師或解決問題的人!
胸懷大志!祝你好運!

質量很重要
工程師們,能感覺到力的存在嗎?力跟提供動力的能量影響本書的所有工程專案—現在,力也對你的身體起作用。就拿重力來舉例吧⋯⋯

重點是什麼?
重力
重力這種力會讓有質量的物體彼此拉扯。質量是構成某個東西的所有物質。質量很大的物體—例如地球—重力就很強,超過質量比較小的物體。重力讓所有的物體落在地球上,也讓地球繞行太陽。

在家做實驗
重力速度測試
我們所謂的「重量」其實是拉著物體質量的重力。因此,如果重力拉著比較重的物體,掉落的速度就會比較快—對嗎?來實驗一下吧!

1.你要同時把大球跟小球從同樣的高度落下。在開始前,先預測哪一顆球會先掉到地上。
2.放開球,看你的預測對不對。
3.同時讓一顆球跟一張紙一起落下呢?紙跟球,哪一個會先碰到地面?
4.讓球跟紙落下,找出答案。

原理是什麼?
會同時掉下來!這是因為重力讓所有落下的物體用同樣的速率加速。重力對比較重的東西確實拉力比較強,但是會抵銷,因為跟輕的東西比起來,重的東西更會抵擋動作。如果你讓輕的東西往下落,比方說紙張,會發生什麼事?落下的時間比較長,因為空氣讓它的速度變慢了。

在家做實驗
橡皮筋能量比賽
除了駕馭力,工程師也需要駕馭能量。能量提供動力。來看看吧!
1.把橡皮筋拉成原來的三倍長,然後放開。
2.現在把橡皮筋拉成六倍長,然後放開。

原理是什麼?
把橡皮筋拉長的時候,橡皮筋會得到勢能—儲存在橡皮筋裡的能量。放開時,勢能變成動能。拉得愈長,儲存的能量愈多,橡皮筋也會飛得更遠。第32頁會繼續解釋勢能。

工程師介紹:伽利略
義大利科學家伽利略(Galileo Galilei,1564-1642)發現不同重量的物體會用同樣的
速度落下。他也發現單擺背後的科學—他發現單擺搖動時,勢能轉成動能,因為重力會強迫單擺往下。一再往下移動,就是左右擺動。

動起來
除了重力和能量外,還有其他的力推拉物體,影響東西移動的方式。工程師們,來看看
吧。該動起來了!

在家做實驗
停止和啟動
首先,來做個實驗,了解東西怎麼動—或了解東西為什麼不會動!
1.剪出四到五塊紙板,至少12×25公分大小,然後黏在一起。等膠水乾。
量2.出紙板的中點,用鉛筆做記號。然後在中點兩邊離1.5公分的地方各做一個記號。中線兩邊應該各有6.5公分的長度。在這兩點上,用剪刀插出兩個比定位稍小一點的洞。
3.把兩根定位銷插進洞裡。用橡皮筋套住定位銷。如果定位銷有點晃動,再加幾層紙板。
4.把尺平放在定位銷中間,把車子放在橡皮筋前面。
5.找一塊平面,有空間給1∼1.5公尺的軌道。把皮尺放在軌道的旁邊。接下來,來做軌道!
6.剪三塊25×90公分的紙板。
7.一張紙板保持原狀,第二張鋪上鋁箔紙,第三張鋪上保鮮膜。
8.現在來測試軌道。把車子在橡皮筋上往後拉,然後放開。每個軌道測試三次,每次往後拉的長度都不一樣。
9.記錄車子前進的距離。你能不能算出在每種平面上三個距離的平均值?哪一種平面
有最高和最低的平均值?在哪一種平面行進需要更強的力?
10.現在在軌道上噴水,再做一次實驗。把結果寫下來。

原理是什麼?
還沒開始實驗前, 玩具車哪兒都不去—除非施加力,不然物體會保持靜止。這個原則叫作慣性。把車子往前推,就施加力。力會讓車子加速。最後,車子因為摩擦力而停下來—車輪與地面之間摩擦的力量。用鋁箔紙或保鮮膜蓋住軌道,以及噴水以後,結果是
否有明顯的差異?在什麼樣的平面上,車子行進的距離最遠?你覺得原因是什麼?

工程師介紹:牛頓
英國物理學家牛頓(Isaac Newton, 1643-1727)發現了運動定律。牛頓的第一運動定律解釋,物體被施加力之後才會移動, 而且會直線移動。物體的質量愈大,慣性愈強,也愈難移動。

在家做實驗
轉一轉
從汽車到電腦,很多機器都需要旋轉或轉動。會用到什麼樣的力?

原理是什麼?
球會往外面飛。你的手在筆上產生叫作扭力的旋轉力。球的慣性會抵抗這股力,球也應該要直線移動。但物體繞圈時,另一種叫作向心力的力會一直把物體往中間拉,不讓它們直線飛出去。這股向心力來自繩子的張力。