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
自動定時澆水器

學校：馬鞍山靈糧小學
組員：黃觀齡同學、張槐同學、伍霆熹同學、傅焯楠同學、林詩敏同學、楊智斌同學
教師：彭志遠老師、林葉芯老師
 
意念
  

有時人們買了植物卻忘記澆水，或去旅行的時候，沒有人可以照料它，所以我們便萌生了這個自動定時澆水器的構想，相信可以利用這個設計給人們帶來方便。
 
目的
  

這個「自動定時澆水器」設計的目的，是可以在人們出外旅行，不能替植物澆水，或忘記澆水時，幫助人們澆水，這樣小盆栽便可繼續維持生命。自動定時澆水器是怎樣使用的呢？首先，將水箱的水透過膠喉輸送到澆水器，當澆水器儲存足夠份量的水時，便會向下垂，直至碰到開關掣為止。接著，電路便會接通，這樣齒輪推動齒輪，繼而帶動盆栽轉動，直到澆水器將水澆完為止，花盆便不再轉動了。
 
原理
  

下列是這個設計的科學原理：

  1. 水由水箱經過膠喉流入澆水器：壓力在高處的地方會較高，故此水會向下流。
  2. 澆水器會因水的重量漸大而轉動：引用槓桿原理。
  3. 當碰到開關掣，令電源駁通後，盆栽便會旋轉：利用閉合電路及摩打推動齒輪的原理。
 
材料
  

膠水瓶 2個、控制水流器、膠喉、長螺絲、電池、絲母、鐵網架、電線、開關器、盆栽、齒輪、摩打、萬用貼、轉盆、鐵勾、支架腳。
 
設計
  

設計圖
 
過程
  
實驗一： 測試用甚麼材料做澆水器
 
實驗二： 測試用哪些東西把水箱和澆水器架 起和定位
 
實驗三： 測試用哪些東西作澆水器另一端的重量
 
實驗四： 測試澆水器與開關掣的位置
 
實驗五： 如何控制澆水的份量和時間
 
實驗六： 如何控制澆水的範圍
 
探究
  

實驗一：測試做澆水器的材料：
為求環保及節省資源，我們選取了已棄置的膠瓶作澆水器。首先，我們嘗試用一個膠瓶作澆水器，但很難將它分為左右兩部份。於是，我們嘗試將兩個膠瓶的底部相連，一邊可放重物，另一邊又可盛載水，這個嘗試成功了！

實驗二：測試用哪些東西把水箱和澆水器架起和定位
這實驗頗令人頭痛！曾經想過用木板，把水箱和澆水器用螺絲釘定位，但因考慮到靈活性方面，於是我們結果還是採用了一個鐵網作為整個澆水器的支架，並以掛勾、長螺絲和絲母固定各零件的位置。這樣做，大大增加了各部份的靈活性，例如：開關掣的位置、澆水器的斜度、水箱的高度，都可以隨意和很方便地調較得到。

實驗三：測試用哪些東西作澆水器另一端的重量
試過用豆作重物放在澆水器裏，但要用很多豆，而且力度又不均勻。後期改用電池放在左邊瓶口作重物，試驗後知道用電池作重點較穩定。除此之外，我們更利用了萬用貼來靈活調較澆水器另一端的重量。

實驗四：測試澆水器與開關掣的位置
起初很難固定位置，後來想到用鐵網作支架，再用鐵勾將澆水器及開關掣掛上鐵網。由於鐵勾是活動式的，可隨時掛高掛低，這對測試澆水器和開關掣的位置很方便。

實驗五：控制澆水的份量和時間
我們作了一連串實驗，發現水的份量和時間可以被三種因素控制：1.水流調節器的速度；2.調較澆水器另一端的重量；3.調較澆水器的斜度。

實驗六：控制澆水的範圍
起初在瓶蓋上鑽了一個小孔，但流得很慢，而且澆水器較難彈回原位。後來，我們也試過用膠手指套作花灑頭，但也不成功。最後，我們在瓶蓋的下方開了一個較大的孔，試驗後，水流較適中，澆水器澆水後也會自動彈回原位。此外，我們也預備了另一個花灑頭作更換。
 
用途
  
  1. 可以定時為植物澆水；
  2. 有一個控制水流器，可自行決定澆水的時間；
  3. 調節澆水器的高低及重量來決定澆水的份量；
  4. 需要澆水的盆栽數量亦可由您的需要而定；
  5. 而且植物底部有旋轉底盤，澆水比較均勻。
 
困難
  

困難一：如何防止水箱漏水?
解決方法：

  • 嘗試利用玻璃膠或電工膠布；
  • 嘗試以較小的鑽嘴在水箱底鑽孔，然後套入較大的膠喉。

困難二：如何固定澆水器位置?
解決方法：

利用鐵絲網作支架，並以掛勾、長螺絲和絲母固定位置。

困難三：澆水分佈得不平均。
解決方法：

嘗試用不同的花灑頭，包括鑽多些小孔及開一大單孔。

困難四：要流入多少水，才能令澆水器轉動?
解決方法：

  • 利用調節水流器作一連串實驗；
  • 調較澆水器另一端的重量；
  • 調較澆水器的斜度。

困難五：澆水器豎直起來，不能澆水。
解決方法：

利用鐵勾托起澆水器，令它斜放。

困難六：如何固定開關器位置?
解決方法：

經多次的試驗後，找出適當的位置，然後利用硬卡紙和鐵勾托起開關器。

困難七：摩打如何轉動花盆?
解決方法：

通電後，利用摩打推動齒輪，齒輪再轉動盆栽。
 
改良
  
  1. 我們初期的構思只打算替一盆花澆水，後來製作了一個較大的轉盆，便可多澆幾盆花。
  2. 我們在澆水器的重點上加了萬用貼，方便我們隨時調較其重量，以致可控制澆水的份量和時間。
  3. 由於支架是一個鐵網，故此可以很方便隨意調較澆水器的位置，於是我們也利用調節澆水器重點的高度，來控制澆水的份量和時間。
  4. 我們用了萬用貼固定花盆與轉盆，以免轉動時會搖擺不定。
 
總結
  

在這次活動中，我們學會了很多科學原理，如槓桿原理、閉合電路和壓力等。起初我們遇到不少困難，也沒有頭緒製作這個「自動定時澆水器」，但經過不斷試驗及老師們的指導和鼓勵，我們也開始研究，並克服了不少問題。雖然我們未能做到十全十美，但我們已全力以赴，做到最好。希望我們這份心血傑作能帶給人們更多的方便！
 
感想
  

黃觀齡：我在做這個自動定時灑水器的時候，體驗到分工合作的力量，還令我認識更多關於科學的知識，如：槓桿原理和閉合電路等。讓我知道科學與生活息息相關。我在這個活動裡認識了很多新朋友，希望下次能再次參與！

張槐：因為我參加了學校的「常識小百搭」校隊，所以要製作一個「自動定時澆水器」。它是一部可以幫助一些要去遠行而家中有植物的人淋花的機器。
隊員們每星期都要努力準備，甚至乎我們還要在假期裏抽時間來製作，真不容易！
終於成功了！我們終於完成了這份展品了！我們各人也開心得很。我十分希望這一件集合了隊員和導師心血的作品，可以得到良好的成績！

伍霆熹：做完這個科學專題設計，讓我覺得原來要製作一些東西造福人群是這麼困難的，透過這個設計，令我學會了朋友之間需要互相幫助，才能發揮團隊精神。這個自動定澆水器最難做的地方是那個澆水器，因為當上面的水缸的水滴下來時，到某個重量才可澆水；否則，澆水器不會向下灑水，但經過多次努力嘗試後，我們終成功了！

傅焯楠：我們今次發明的自動定時澆水器是很有用的，因為有時人們買了植物而忘記了給植物澆水，或去了旅行的時候，沒有人照料它，所以有了這個自動定時澆水器，可以給人們帶來方便。
我覺得我們今次發明的自動定時澆水器不太難做，我們初時一起研究發明甚麼東西，因為要在衣食住行這些類別中選擇一項，但最後我們經過一番商議後，就決定做這個自動定時澆水器，我們一起分工合作，很開心地完成了它。

林詩敏：這次活動令我認識了許多科學原理，如槓桿原理和閉合電路。雖然我們遇到不少困難，但也令我認識到不少新朋友，所以我很希望再次參加這類型的比賽，再認識更多科學知識呢！

楊智斌：從這次活動中，我認識了很多新朋友，加深了我對課外活動的興趣，我還希望下一次可以認識更多好朋友。此外，這次活動還令我學到一些科學知識呢！有槓桿原理，摩打推動齒輪……
 
參考
  
  1. Electronic bricks的閉合電路
  2. 蘇詠梅(2003)：《小學科學專題研習》。香港，香港教育學院。
 
鳴謝
  

這件作品得以完成，要多謝彭志遠老師及林葉芯老師一直從旁指導和鼓勵，亦多謝家人的支持和協助。
 
編者及評判的話
  
製成品有很高的科學性，又有實際用途。報告中充分展示同學們創作的艱巨歷程，而同學們都能把困難一一解決。
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