极速先锋--四驱车

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1、1极速先锋极速先锋壹、摘要：壹、摘要：四驱车是一台掌上型的马达电动车，我们所要研究的是如何使它跑得最快，我们改变车 子的外壳、轮胎、马达轴心的种类以及漆包线的粗细和圈数，分别测出他们之间的瞬时速度， 再加以整理分析并与理论相比较。贰、研究动机：贰、研究动机：小时后曾经玩过风靡一时的四驱车 ，我们都以跑的快为目标，当时看到别人的四驱车 跑得很快时，我都会问他怎么办到的，可是得到的答复总是：经验累积并将漆包线改一改， 自然而然就跑得快啦！我们在高一已学到马达的基本构造，我们想要了解如何使马达跑的 最快？叁、研究目的：叁、研究目的：一、找出不同直径的漆包线与车速的关系。 二、找出不同圈数的漆包线与车

2、速的关系。 三、找出不同轴心与车速的关系。 四、四轮传动和二轮传动对车速的影响。 五、车壳（阻力）对于车速的影响。 六、轮胎材质与车速的关系。肆、研究设备与器材：肆、研究设备与器材：一、光电定时器 五、充电器 九、马达 十三、电阻 二、三用电表 六、充电电池 十、磁铁 十四、鳄鱼夹三、伏特计 七、轨道 十一、漆包线 十五、电阻 四、安培计 八、润滑油 十二、各式板手、螺丝起子伍、研究过程与方法：伍、研究过程与方法：实验一：漆包线的直径（实验一：漆包线的直径（d d）与速度（）与速度（V V）的关系）的关系 1.了解光电定时器和三用电表的用法。 2.将轨道组合完毕并将光电定时器摆在适当位置。参考

3、所学过的基本马达制作。首先先将漆包线用 7x3 的圈 数做出马达（马达构造如右图，3 的原因是电枢铁 芯分成 3 部分） ，测试是否能使四驱车跑动。使用光 电定时器中以测量通过截面时间的方式求其瞬时速度，共取八个数据，最后求其平均速度（车身长 0.150m） 。3.在第一阶段的实验中分别使用直径0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm 的漆包线以相2同的圈数绕出五种不同的马达。缠绕马达要注意线是否缠紧，同时要注意漆包线有无刮 干净。测量时要注意可能会发生马达空转、接触不良等种因素影响到速度，这时便要重 测。 。 4.将测出的所有数据纪录下来，求出五种马达的平均速度，同时绘成表

4、格（表一到表五） 。5.利用 R，是铜在 20为 1.6910-8m，测出漆包线的长度（L） ，分别算出这AL五组漆包线的电阻的理论值。即 R=1.6910-822dL6.将漆包线串联 3.6 伏特的电池、10的电阻、毫安计，并联一伏特计，测出漆包线的端 电压及所通过的电流，相除即为漆包线的电阻实验值。7.将 2.4 伏特除以漆包线的电阻实验值得到电流的实验值，而不用安培计直接测量漆包线 的电流是因为电流值太大，学校的安培计无法负荷。实验二：马达的圈数（实验二：马达的圈数（N N）与速度（）与速度（V V）的关系）的关系 1.在此实验中，我们尝试改变圈数，测验是否圈数越多跑的越快（我们使用 0

5、.4mm 的漆包 线作代表。 ） 。2.漆包线分别绕成 33、36、39、312、315 圈，绕好之后便开始测试其个别的速度。 3.在测试的过程中，马达壳盖有发生起火花、熔化的情形，后来探讨其可能的原因是因为 电流过大而导致马达过热，所以马达壳才会忽然起火燃烧。马达壳烧坏后为确保实验的 准确度，换壳后实验二所有数据皆得重新测过。 4.将测试出的所有数据纪录下来，求出五种马达的平均速度，将其数据制成表格（表六到 表十） 。 5.将这五组漆包线分别拆下，并求出每组漆包线的电阻的理论值及实验值，方法同实验一之(六)、(七)。 实验三：马达轴心的长短与速度的关系实验三：马达轴心的长短与速度的关系1.使

6、用 0.7mm 的漆包线，圈数为 37，测试的轴心又分为短轴、次短轴、长轴、斜轴四种， 这四种轴的差别在于线圈所绕面积（A） ，轴越长的面积越大，漆包线也越长，所以电阻 越大、电流越小。2.我们测量的方式就如同第 2 点一样，只是这次用相同的漆包线（0.4mm）做缠绕， 缠绕的同时也要注意不可太用力，否则将漆包线扯断就要重新绕了。3.将测试出的所有数据纪录下来，求出四种马达的平均速度，将其数据制成表格（表十一 到表十四） 。4.将这四组漆包线分别拆下，并求出每组漆包线的电阻的理论值及实验值，方法同实验一之(六)、(七)。 实验四：磁铁和传动轴实验四：磁铁和传动轴 1.再来我们在强磁和普磁上分别

7、搭配二轮传动和四轮传动，以了解它们对于车速的影响。 2.在实验当中特别要注意的是，把两个强磁装入马达壳内，要避免碰撞，以免两个强磁断 裂。3.安装好后分别测出其速度，求出平均速度再将其数据制成表格（表十五到表十八） 。3实验五：轮胎材质对速度的影响实验五：轮胎材质对速度的影响 1.四驱车轮胎的种类有海绵胎、沙地胎和橡皮胎这三种，我们分别将这三种轮胎装到车上 测试其瞬时速度。 2.在测量前，我们一一将这三种不同的轮胎塞入轮胎框里，不过这个步骤需要很大的力气， 因为很难塞入，所以我们先用鸭嘴钳将轮胎撑开在套入轮胎框里。 3.将已塞好的轮胎安装在四驱车上，装好之后要注意是否固定住了，否则在测跑的过程

8、中， 轮胎会因转速过快而脱落，此时又要重测，这样一来电池也要换新的一副（充饱电） ， 既费时又费力。 4.将测试出的所有数据纪录下来，求出五种马达的平均速度，将其数据制成表格（表十九 到表二十一） 。 实验六：车壳种类的形状对车速的影响实验六：车壳种类的形状对车速的影响1.此实验我们是从车壳下手，车壳形状分别为图 A（蓝） 、B（白） 、C（黄绿） 、D（黄）这 四种。A扁长方形 B流线形 C三角屋顶形 D高长方形 2.制作车壳的材料是用西卡纸做成的，并且要跟车身牢牢的黏在一起，以避免四驱车在跑 时会因为正面冲力太大，而导致车壳与车身分开。 3.在一切都准备就绪后，一一测出其瞬时速度，然后求出

9、平均速度，将其数据制成表格 （表二十二到表二十六） 。陆、研究结果：陆、研究结果：实验一实验一: : 漆包线的直径与车速的关系漆包线的直径与车速的关系 线圈（漆包线）直径分为 0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm 五种，我们使用不同直 径的漆包线但缠绕相同圈数(7x3)，测出车子的时间与平均速度，数据如下（车身长 0.150m）： 表(一):不同直径的时间及平均速度 线圈直 径12345678平均时 间（s）平均速 度 （m/s） 0.3mm 0.03780.03800.03880.04130.04000.03760.03830.04020.03903.853.85 0.

10、4mm 0.03310.03340.03360.03630.03490.03600.03470.03590.03474.324.32 0.5mm 0.03270.03230.03350.03350.03450.03480.03240.03520.03364.474.47 0.6mm 0.03280.03280.03160.03210.03130.03280.03160.03260.03224.664.66 0.7mm 0.02940.03060.03180.03100.03190.03190.03110.03120.03114.824.824表（二）：不同直径线圈的电阻直径（d）线圈长 L（c

11、m）R 理论值（）R 实验值 （）误差1/R（理论值）0.3mm710.210.2104.76 0.4mm710.120.1016.78.33 0.5mm710.0740.08818.913.51 0.6mm710.0510.04413.719.61 0.7mm710.0380.02923.726.32R 理论值： R=1.6910-8 是铜在 20为 1.6910-8m22dLR 实验值：电路图如下图，电阻值电压值/电流值测出的电阻值会略小于实际值3.854.324.474.664.8233.544.550.30.40.50.60.7 直徑(mm)速度(m/s)图一：直径与速度关系图4.76

12、8.3313.5119.6126.320510152025300.30.40.50.60.7直徑速度1/R图二：直径与速度及电阻倒数与直径的关系图实验二：马达的圈数（实验二：马达的圈数（N N）与速度（）与速度（V V）的关系）的关系我们将漆包线(直径 0.4mm)的圈数分成 33、63、93、123、153 五种，分 AV待测电阻5别缠绕于马达上，测得的平均速度如下： 表(三):线圈圈数 3X3 的时间及平均速度 圈数 12345678平均时 间（s）平均速 度 （m/s） 3X30.05500.05950.05400.05830.05620.05990.05720.05680.05712.

13、632.63 3X60.03780.03760.03800.03810.03840.03770.03890.03930.03823.933.93 3X90.03140.03100.03010.03060.03000.03080.03060.03120.03074.894.89 3X12 0.02800.02920.02950.02950.02990.02900.02970.02960.02935.125.12 3X15 0.02740.02750.02800.02710.02810.02820.02820.02810.02785.395.39表（四）：不同线圈圈数的电阻圈数漆包线长 （cm）R

14、 理论值 （）R 实验值 （）误差1/R（理论值）3X3280.0380.02926.726.32 3X655.50.0750.08817.313.33 3X9860.120.138.38.33 3X121130.150.18206.67 3X151500.200.2423.752.633.934.895.125.392.533.544.555.53x33x63x93x123x15線圈數速度(m/s)图三：圈数与速度的关系实验三：马达轴心的长短与速度的关系实验三：马达轴心的长短与速度的关系 马达轴心有分短轴、次短轴、长轴、斜轴四种，我们分别测其平均速率。我们使用的漆包线直径 0.7mm，缠绕圈

15、数 7x3 圈。 表(五):不同轴心的时间及平均速度 轴 心12345678平均时 间（s）平均速 度 （m/s） 短 轴0.03480.03490.03260.03470.03400.03370.03470.03430.03424.394.39次 短 轴0.02960.03020.03100.03170.03050.03030.03050.03120.03064.904.90长 轴0.03010.03030.03060.02950.02970.03030.03070.03070.03024.964.966斜 轴0.02880.03040.02930.02970.03070.03050.03070.03070.03014.994.99表（六）：不同线圈圈数的电阻轴心漆包线长 （cm）R 理论值 （）R 实验值 （）误差1/R（实验值）短轴550.0240.02920.8 41.67 次短轴600.0260.02911.3 38.46 长轴710.0310.0296.532.26 斜轴640.02