亞太科學教育論壇，第五期，第三冊，專題版二 (二零零四年十二月)
主編︰蘇詠梅
小學科學專題研習 - 衣、食、住、行
洗手計時器

學校：中華基督教基真小學  
組員：殷惠敏同學、鍾情君同學、林燕珍同學、蘇彩芳同學 

教師：林子薇老師
 
意念
  

「沙士」過後，禽流感又來勢洶洶。特首夫人在電視台上呼籲市民參加「洗手﹗洗手﹗洗手﹗」行動，再加上電視台日以繼夜不停播放的宣傳短片，令我們忽發奇想，設計了一個「洗手計時器」，希望吸引人們多些使用。
 
目的
  

香港人的生活節奏急促，時常忽略了洗手這個好習慣。有見及此，我們便設計了這個「洗手計時器」，在洗手的同時，提供了一點趣味性，希望藉此能鼓勵大家養成良好的洗手習慣。
 
原理
  
原理解釋：「洗手計時器」的設計是利用了「彈力」和「推力」的科學原理而製成的。當使用洗手液瓶時，手向瓶嘴往下壓，按下的推力會承托液瓶的膠片上。由於彈弓連接膠片，膠片所受到的力量會外加在彈弓的身上，使彈弓受壓縮短。當彈弓縮短時，膠片底部中央的螺絲釘會向下觸碰到計時器的開關制，預設了時間的計時器便會開始倒數直至發出響聲來。由於彈弓最終會恢復「原狀」，因此，螺絲釘也會在觸碰到開關制後立即移離計時器的開關制並恢復其原來位置。
初期構思：利用「槓桿原理」

假設：把洗手液瓶的按嘴連接著 T 字形鐵片使其成為力點，曲形彈性鐵為支點，計時器的開關為重點。

改良：後來，我們發現洗手計時器有槓桿外置的問題，如：

  1. 鐵片在瓶身所佔的面積太大及笨重；
  2. 鐵片外露，影響外觀。
中期構思：改用「彈力」和「推力」原理

假設：我們想把彈弓或海綿置於洗手液瓶的底部，以彈弓或海綿來支撐整個液瓶。然後又在瓶底加上長的突出來的曲碼，好讓彈弓或海綿被縮壓時曲碼能觸碰到計時器。

資料搜集：為了改良作品，我們參考了以彈弓來推動的按下式公仔印章結構，想出也可以把這概念放在我們的設計上，於是便到圖書館借了一些有關力學原理的書籍，認識到日常生活中，很多物品都是有彈性的。我們又到鴨寮街找尋製作洗手計時器的材料，如：計時器和彈弓等。

後期構思：利用「彈力」和「推力」原理

假設：我們發現以彈弓直接加在液瓶底部的設計在外表上並不太美觀。

改良：我們想為作品設計一個堅固而美觀的外罩座，一方面較為美觀，另一方面可保護計時器避免水花濺入而弄濕。

資料搜集：我們四出逛商場，從中獲取靈感，又到長沙灣某間廣告設計公司及五金鋪找尋合適的膠片和工具，更請教了廣告公司的職員如何接合膠片，後來他更送了一些用來接合膠片用的哥羅芳給我們。

 
材料
  

初期構思：
曲碼、計時器、曲形彈性金屬片、洗手液瓶

中期構思：
海綿、曲碼、計時器、彈弓、洗手液瓶

後期構思：
亞加力膠片(尺碼：前12cm×12cm、後12cm×15cm、左右15cm×10cm、底12.5cm×10cm)、計時器、螺絲釘、彈弓、洗手液瓶、哥羅芳、沙紙、勾刀、鋼尺、熱溶膠槍、電批
 
過程
  

中期構思：
測試富彈性的材料「海綿」及「彈弓」，看看哪種材料較適用於製作洗手計時器。

 
探究(一)：測試海綿及彈弓的承托力 探究(二)：測試多少條彈弓才能把注滿液體的液瓶承托起及使其直立不倒
材料
彈弓
彈弓
承托力
液瓶直立
彈弓數量(條)
1
2
3
承托力
液瓶直立

從測試海綿及彈弓的承托力中，我們發現：

  1. 海綿接觸液瓶底部的面積比較大，所以液瓶的重心穩固，不易歪倒；
  2. 經常按壓海綿會使它變形；
  3. 彈弓的承托力不錯，但由於其表面面積較小，置於液瓶底部時，因為不易平衡而容易令液瓶倒下。

因此，我們決定選用「彈弓」來製作洗手液瓶。

從測試中，我們發現：

  1. 兩條彈弓不能承托起注滿液體的液瓶，使液瓶會倒下來；
  2. 三條彈弓能承托起注滿液體的液瓶；
  3. 雖然三條彈弓能承托液瓶，但因平衡問題，需要小心調較彈弓的位置，才能使其直立不倒。
探究(三)：「洗手液瓶外罩」設計

紙製外罩：為了保護計時器免受水花濺入而弄壞，我們想為洗手計時器設計一個外罩。我們嘗試用卡紙及皺紙製作外罩，但發覺紙張容易破舊、不防水和不堅固，而且也不能讓人看見裏面操作的結構。

改良設計→膠製外罩：我們四出逛商場，發覺現時流行使用透明膠來製成日常的家庭用品，後來想嘗試以透明的亞加力膠片來製作液瓶外罩，這能解決用卡紙製作外罩時所出現的問題了。此外，我們在討論製作外罩時，發覺亦可改良一下作品的構造，把它改良得更富實用性，成為一個洗手液計時器的透明膠座。(計時器放在膠盒內)
 
困難
  

由於時間不足，我們的作品仍有不少需改良的地方，以下便是它的不足之處：

  • 每次只可按瓶嘴一次，不可重按；
  • 計時器的響鬧設計限制時間(30秒)，不能自行調較；
  • 計時器需要經常更換電池。
 
總結
  

經過多次失敗的嘗試，我們終於做好了這個「洗手計時器」。它運用了彈力及推力，在洗手的過程中進行計時，提醒我們沖洗雙手，實在方便至極。
 
感想
  

殷惠敏：在這次的活動中，我有很多的感受，有快樂亦有不快樂。當實驗成功後，我會開心得說不出活來；當一次的作品被放棄了，我又會難過得很。真是變化無常啊！一次次的失敗，一次次的成功，令我有時侯想到：或許到了參展那天，我們還可以找出一大堆需要改良的地方呢！幸好最後始終都順利完成！

鍾倩君：我們製作這個作品時，發覺不是太難的。有時失敗了，我沒有放棄。我在這一段時期，喜與哀也嘗透了，學會了同學之間要互相幫助，這個作品完成了，我自己有成功和滿足感，非常快樂。

林燕珍：在做這個作品時遇到很多困難，我們都很努力地去解決，我們也費盡了很多時間、心機和精神，經過幾次的改良，才能完成作品，所以希望大家好好使用它。這次，我更學會了有關彈弓的原理及做每一件事都必須要互相合作，才能順利完成。

蘇彩芳：在多次的開會中，不但令我學到很多科學的知識，而且讓我明白到同學之間要互相幫助和尊重。我十分感謝林老師在做這作品時，不斷的幫助和鼓勵我們。
 
參考
  
  1. 鄒紀萬(1995)•科學勞作力《學動力篇》•美勞教育出版有限公司
  2. 陳卓(民國83年)•《力和運動》•圖書出版事業股份有限公司
  3. http://www.cdc.gov.tw/
  4. http://www.info.gov.hk/
 
鳴謝
  

林子薇老師、我們的父母、基真小學的5E班同學和廣告公司老闆(贈送「哥羅芳」)

 
編者及評判的話
  
同學們的製成品的目標很鮮明，主要是為解決日常生活的問題。同學們在製作過程中做過很多個測試，利用不同的物料如海綿、彈簧等製作出「洗手計時器」，以達致洗手十五秒。
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