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用 Beam Studio繪製雷射切割圖，再 用雷射切割機，將設計好的張拉整體受力結構件切割出來，製作標準化與一致的組件，確保每次的張拉整體裝置保持相同。

利用電腦繪製張拉整體受力結構件，雷切圖繪製時，預先將軸繩連接孔位設計於整個結構的重心位置，減少組裝時尋找整體重心，保持平衡的時間花費。

是以容器裝水的方式進行，由於液體水的形狀可以隨容器而變動，相對容易掌控承載重物的重心。其他研究指出，當張拉整體傾倒時，水溶液翻倒造成清理麻煩，所以將容器都加蓋，僅留漏斗的注水孔及洩氣小孔，以避免此狀況。

記錄未加水前的初始重量（容器重量）和張拉整體結構傾倒時的最大載重重量。

利用洗滌瓶和漏斗進行注水裝水的動作。洗滌瓶透過握持擠壓瓶身，可以緩慢穩定將水注入載重容器中，再輔以漏斗承接注水。除了可以觀察到載重重量更細微的變化，也可減少水在注入過程時的外溢、晃動產生的誤差。

雷射切割：為了製作出更為標準化與一致的受力構件，有別於研究中拼接黏著方式，我們利用電腦進行雷射切割圖的繪製，透過雷射切割出這次科展實驗的所有受力構件，以期獲得更精準的受力構件，減少實驗裝置的誤差。

以正三角形的雷射切割圖為例進行說明。我們以直徑10公分的圓為基礎繪製正三角形、正方形、正五邊形、正六邊形。每個圖形邊長上間隔1 cm預留邊繩連接孔位。每個形狀的張拉整體懸臂皆10cm高，懸臂傾斜角度90˚，懸臂上也有軸繩連接孔位。組裝時，懸臂與結構面以插榫方式進行，其中也設計增高片，方便實驗操作時邊繩連接、調整，以及擺放重物的支撐。

由於研究中指出軸繩位置越接近重心，裝置越穩定，載重能力越好，所以雷切圖繪製時，預先將軸繩連接孔位設計於整個圖形結構的重心位置，減少組裝時尋找整體重心，保持平衡的時間花費。

將組好的張拉整體裝置放在電子秤上，張拉整體的上方再放置盛裝水的加蓋容器，記錄初始重量。

利用洗滌瓶裝水，緩慢注入加蓋容器中，直至張拉整體裝置傾倒，測量重物總重（水+容器），記錄最後重量。

從研究二的實驗中發現，結果和其他科展研究有些許差異。

3mm木板材質製成的張拉整體，載重能力較佳，與其他研究結果吻合，且也有邊數越多載重越佳的趨勢。

雖3mm壓克力材質的正五邊形張拉整體裝置有較佳的載重能力，不若其他研究所言，但壓克力材質的載重能力比木板好。

張拉整體裝置的製作：

張拉整體受力構件︰實驗參考各相關研究與影片，考量實驗裝置的標準化，所以討論決議採用雷射切割方式，但資訊課沒有上繪製雷射切割圖的課程，所以商請指導老師協助繪製雷射切割圖。其中因為機器切割的公差，而且不同材質切割的公差也不同，使得插榫製作來回多次的重新調整繪製，最終才獲得我們想要的張拉整體受力構件。

張拉整體邊繩調整：一開始就想到釣魚用的咬鉛，在調整繩子張力時，在適合的位置直接夾住繩子，如果使用串珠的話，珠子都孔洞固定，不利後續探討繩子粗細的影響，所以不採用串珠。但組裝過程中，咬鉛在載重測試的時候容易脫離，所以我們最後選擇邊繩一端先打結再夾上咬鉛，另一端調整時和其他研究一樣採用長尾夾，此方式算是相當方便的。而且再重複實驗操作的裝置調整也算是省時。

張拉整體載重實驗︰

本次研究張拉整體的上下受力構件形狀都是全等，未來可以組合不同形狀或大小來探討張拉整體的穩定性與載重能力。

可用不同材料組合形成複合材料的受力構件，探討張拉整體的穩定性與載重能力。

可加入更多儀器輔助，減少人為誤差，確保實驗的可重複性。

可試著設計能自動調節繩子張力的張拉整體。

一、葉芝琦、葉芝婷（2009）。多力拔河之力平衡點意義深入探究。第49屆全國中小學科展作品物理科。新北市樹林區文林國民小學。

二、朱慶琪、朱浦毅 (2016)。神奇平衡。中央大學科學教育中心。取自 http://phy.tw/%E7%A7%91%E5%AD%B8%E5%AF%A6%E9%A9%97/item/109-2016-06-19-14-49-30

三、莊銘淵、鄭竹恩、陳苡玄、張文澤（2021）。一「臂」之力有「懸」技。新竹市第39屆中小學科學展覽會。新竹市北區民富國民小學。

四、李冠廷、戴采薰、陳宥家、楊竣喆、吳曼綸（2021）。「形」之互動，隱「力」再「線」。中華民國第61屆中小學科學展覽會。新北市三重區正義國民小學新北市。

五、 高滕悦、胡起元、陳品萱（2021）。破解反重力懸浮術-運用力的平衡對抗重力。中華民國第61屆中小學科學展覽會。桃園市快樂國民小學。

六、陳奕穎、陳奕帆(2022)。防震未來式—懸浮技術的抗震。中華民國第62屆中小學科學展覽會。花蓮縣立國風國民中學。

七、邱彩瑄、余青諄、詹志凡、高嘉鄖、戴明鳳（2022）。張拉整體結構實作套件設計與操作—在科學教育推廣上的應用設計。臺灣網路科教館科學研習月刊，61-1。取自https://www.ntsec.edu.tw/liveSupply/detail.aspx?a=6829&cat=15571&p=1&lid=19219

八、戴明鳳（2022）。張拉整體結構的發展史與其應用。臺灣網路科教館科學研習月刊，61-1。取自https://www.ntsec.edu.tw/liveSupply/detail.aspx?a=6829&cat=6844&p=1&lid=19217

九、林佑恩、蔡聖穎、黃為嘉、黃秀晏（2024）。三線式張拉共構體穩定性研究。花蓮縣第64屆國民中小學科學展覽會。花蓮縣花蓮市中華國民小學。

十、小蝸撩創意 (2021年5月27日)。為什麼僅靠3根細線，就讓木頭懸浮起來?這不是魔術，這是科學[影片]。YouTube。取自 https://www.youtube.com/watch?v=eQuKOV6lBP0

十一、       均一教育平台 (無日期)。力矩與轉動[影片]。YouTube。取自 https://www.youtube.com/watch?v=MDRxeYa0hRA4

十二、       均一教育平台 (無日期)。槓桿原理[影片]。YouTube。取自 https://youtu.be/IYvmhe13zf8?si=io6dav7xnz7KP7ei

十三、       佑來了 (2019年11月12日)。【Fun 科學】反重力懸浮術(不靠超距力的誇張飄浮效果) [影片]。YouTube。取自 https://www.youtube.com/watch?v=xUC6a67mxLw