學校：柏立基教育學院校友會李一諤紀念學校
組員：林聖兒同學、方詩琪同學、梁佩瑩同學、余智霖同學、黃予柵同學、梁冠顥同學 教師：仇小敏老師、鄭慧欣老師
探究意念
科學原理
隨著全球人類對娛樂的需求快速發展，人們除了對生活有要求外，連娛樂方面的需求也不斷增加，
各種玩樂工具都日新月異。由於人們貪新忘舊，並且新一代的電子產品令他們沉迷，不再「受寵」
的玩具就隨年月堆積，懷舊的玩具因而逐漸式微。懷舊玩具的製作原料多來自合成金屬和五花八 門的塑膠，這些物料都難以分解，裏面的電池亦可能產生化學作用，它們長期堆積在堆填區，使 堆填區日漸飽和，環境污染問題繼續惡化。此外，現時十分流行用硼砂來製作一些含彈性的東西，
例如俗稱「鬼口水」的物料，小朋友不知道它的危險，從而因為好奇心而吞進肚子裏，後果不堪 設想。因此，為了令人們重拾對玩具的興趣，減少對堆填區的負擔以外，同時為了降低玩具的危 險性，我們就嘗試用一些不含有害成分的物質製作「籃球」，並用環保物料去製作及改良懷舊玩 具——籃球機，令它們能與時並進和更具娛樂性，來滿足人們對娛樂的需求。
彈力球的主要成分是鹽和膠水。由於膠水是由水與具黏性的聚合物「聚乙烯醇」(PVA) 混合而成
（比例約9 比 1，或 8 比 2）。當鹽（或鹽水）加進 PVA 中的時候，鹽會與 PVA 產生一種叫交聯 (cross-link) 的化學反應，PVA 會脫離水分與鹽聚合，在鹽加進膠水混和，並搓成球的過程中，會 發現擠出來的都是水分且不具黏性，這是因為膠水中具黏性的PVA 已經和鹽聚合，與水分分離了。
這時鹽與PVA 產生的交聯反應會形成彈力，而成為彈力球。製作兩款彈射器的科學原理︰第一款 彈射器是大炮台彈射器，使用勢能和第一類槓桿原理，調整力臂與重臂的距離。第二款彈射器是 橡皮筋彈射器，使用勢能和第二類槓桿原理，調整力臂與重臂的距離。我們主要利用橡皮筋，因 為當我們按著彈射器的時候，橡皮筋便會儲存能量，當我們鬆手的時候，橡皮筋也會將這些儲存 的能量發射出去，這種能量稱為勢能，從而令到彈力球能發射出去。
測試過程與結果
彈力球的製作過程及方法：
材料︰
雪條棒、水樽蓋、鹽、透明膠水、水、膠杯 步驟：
1. 在容器加入合符比例的鹽丶膠水和水。
2. 用雪條棒攪拌直至到混合物結塊。
3. 馬上把結塊拿起，用手搓成圓形，直至 結塊表面沒有水和鹽。
108
測試一︰
比較不同比例材料彈力球的彈性：
目的：用不同比例的材料製作彈力球，從而找出彈性最好的彈力球。
假設：膠水的分量越多，彈力球的彈性越好。
材料︰雪條棒、水樽蓋、鹽、透明膠水、水、膠杯
步驟：根據製作彈力球的方法製作以下不同比例的彈力球 ( 鹽、水的分量不變，只改變透明膠水 分量 )。各不同比例製作彈力球2 個。
比例：1:1:0.5（鹽 1 份，水 1 份，透明膠水 0.5 份）、1:1:1 和 1:1:2。
測試那種比例的彈力球彈性較好：
材料及設備︰尺子、彈力球、i d
測試步驟：在同一種高度(30cm) 掉下彈力球。用 iPad 中的相機功能，以慢動作攝影下來，記錄彈 力球回彈後的高度。
比例 1:1:0.5 1:1:1 1:1:2
比例 1:1:0.5 (a)
1:1:0.5 (b)
1:1:1 (c)
1:1:1 (d)
1:1:2 (e)
1:1:2 (f) 第一次測試
反彈高度 9cm 3cm 7cm 11cm 5cm 13cm
第二次測試
反彈高度 10cm 1cm 7cm 9cm 11cm 10cm
第三次測試
反彈高度 7cm 7cm 6cm 10cm 12cm 15cm
平均反彈高度 8.67cm 3.67cm 6.67cm 10cm 9.33cm 12.67cm 彈力球從30cm 彈下 彈力球落在桌面上 觀察彈力球反彈的高度
* 數據取至小數後兩個位
然後我們再找相同比例的彈力球的平均反彈高 度，從而找出彈性最好的比例。
分析：
實驗假設獲得支持。經過測試，我們發現1:1:2 比例的彈力球的彈性最好，它平均的反彈的高 度是11cm。可是經過 1-2 個星期後，彈力球 完全乾透，失去彈性，因此我們決定用含彈性 的物料包裹着它，即進行測試二。
比例 1:1:0.5 1:1:1 1:1:2 平均反
彈高度 6.17cm 8.34cm 11cm
測試二︰
比較用橡皮筋捆綁或貼上橡皮筋碎的彈力球後 的彈性：
目的：比較用橡皮筋捆綁或貼上橡皮筋碎的彈 力球，它們的彈性如何。
假設：用橡皮筋捆綁彈力球的彈性比較好。
材料︰橡皮筋、尺子、彈力球
步驟：首先拿出2 個相同比例的彈力球，第 1 個彈力球用橡皮筋捆綁，第2 個彈力球 把橡皮筋碎貼上其表面。最後進行彈力 測試，比較哪一個彈力球的彈性較好。
分析：
實驗假設獲得支持。根據測試結果，我們發現 用橡皮筋捆綁彈力球的彈性比較好，它的回彈 能力最高，有14cm。但是當進行測試後，捆 綁在彈力球的橡皮筋鬆散了，故影響其功能，
而且捆綁橡皮筋時也不容易。因此，我們決定 選用另一種物料包裹彈力球，進行測試三。
測試三：
比較用氣球包裹彈力球後的彈性：
目的：比較用氣球包裹彈力球後，它的彈性如何。
假設：包裹越多層氣球的彈力球彈性比較好。
材料︰氣球、尺子、彈力球
步驟：首先拿出4 個相同比例的彈力球，第 1 個彈力球用氣球包2 層，第 2 個彈力球 用氣球包3 層，直至包了 5 層。最後進 行彈力測試，比較哪一個彈力球的彈性 較好。
反彈高度 用 橡 皮 筋 捆 綁 的彈力球
貼 上 橡 皮 筋 碎 的彈力球 第一次測試 13cm 15cm 第二次測試 11cm 14cm 第三次測試 15cm 5cm
平均高度 14cm 11.33cm 用橡皮筋捆綁的彈力球 貼上橡皮筋碎的彈力球
包了2層氣球 包了3層氣球
包了4層氣球 包了5層氣球 測試結果：
* 數據取至小數後兩個位
* 數據取至小數後兩個位 測試結果：
反彈高度 包裹兩層氣球的 彈力球
包裹三層氣球的 彈力球
包裹四層氣球的 彈力球
包裹五層氣球的 彈力球
第一次測試 11cm 8cm 8cm 10cm
第二次測試 12cm 11cm 9cm 13cm
第三次測試 14cm 11cm 10cm 11cm
平均高度 12.33cm 10cm 9cm 11.33cm
分析：
根據測試結果，我們的實驗假設不成立，我們發現包裹兩層氣球的彈力球，它的回彈能力最高。
它的平均反彈高度有12.33cm。因此我們決定用包裹兩層氣球的彈力球進行我們的遊戲。
大炮台a：
力臂比重臂短 大炮台b：力臂比重臂長
不同槓桿原理彈射器製作過程及方法
第一類槓桿原理的彈射器：
材料：雪條棒、熱熔膠槍、飲管、紙、白膠漿、
水樽蓋、竹籤 步驟：
a. 把 1 條的雪條棒折斷成兩半，然後互相黏 起來變成一個交叉 ( 重複兩次 )。
b. 把飲管 ( 長度不要超過竹籤 ) 穿在竹籤 上，然後把竹籤黏在兩個交叉上。
c. 把兩條完整的雪條棒互相黏起來，再把水 樽蓋黏在雪條棒邊上，再把雪條棒黏在飲 管上。
d. 兩個交叉黏在紙皮的邊上。
e. 重複步驟 a-c，製作多一個力臂和重臂的 距離不同的大炮台
效果如圖示
第二類槓桿原理的彈射器：
材料：雪條棒、熱熔膠槍、飲管、紙、白膠漿、
橡皮筋 步驟：
a. 把 4 條已折斷成半條的雪條棒互相黏起 來。
b. 把 2 條完整的雪條棒夾在的 4 條已折斷成 半條的雪條棒上，然用1-2 條橡皮筋捆綁 在一邊的末端。
c. 調校力臂與重臂的距離，固定位置。
d. 重複步驟 a-c，製作多兩個力臂和重臂的 距離不同的彈射器。
效果如圖示
測試四︰
比較第一類槓桿的彈射器：
目的︰找出力臂和重臂的長度最好的第一類槓桿彈射器。
假設︰力臂比重臂短的第一類槓桿彈射器其射出彈力球的拋物線軌道最好。
分別製作兩個第一類槓桿彈射器，其力臂和重臂長度以及支點高度為：
第一類槓桿彈射器 大炮台a 大炮台b
重臂 9cm 6.5cm
力臂 2cm 4.5cm
支點高度 5.5cm 4.5cm
測試五︰
比較第二類槓桿的彈射器：
目的︰找出重臂長度最好的第二類槓桿彈射器。
假設︰重臂越長的第二類槓桿彈射器其射出彈力球的拋物線軌道最好。
分別製作三個第二類槓桿彈射器，其力臂和重臂長度以及支點高度為：
結果：
第二類槓桿彈射器 橡皮筋彈射器a 橡皮筋彈射器b 橡皮筋彈射器c
重臂 8.5cm 7cm 5.5cm
力臂 11.5cm 11.5cm 11.5cm
支點高度 0.9cm 0.9cm 0.9cm
第一類槓桿彈射器 大炮台a 大炮台b
發射情況
分析：
實驗假設獲得支持，大炮台a（力臂比重臂短）的拋物線軌道最佳，因此最後我們會選用大炮台 a 來進行測試六。
結果：
第二類槓桿
彈射器 橡皮筋彈射器a 橡皮筋彈射器b 橡皮筋彈射器c
發射 情況
分析：
實驗假設獲得支持，橡皮筋彈射器a 的拋物線軌道最佳，發現重臂較長能使彈力球射出的軌道更 曲，因此最後我們會選用橡皮筋彈射器a 來進行測試六。
遊戲玩法：
1. 先選出認為適合你的彈力球及彈射台
2. 再把彈射台放在發射的位置，將彈力球放在汽水蓋裏準備發射 3. 如果球射中其中一個籃板，直接加上板上的分數
4. 如果球反彈在板上，即加10分，並掉進洞裡，再按洞裡的特定分數加分 5. 如果球直接反彈後溜進了其中一個近發射台的洞口，按洞口分數加分 6. 如果球反彈後，卻卡住了，那只能夠加上反彈後的分數，即10分 最好跟其他人一起玩，互相比較大家的分數，可好玩了！
由於此籃球機製作的材料全部都是用一些環保物料，而這些材料在普通家庭也能獲得的，較適合 一家人共同製作。在製作的過程中，除了從中學習到不同的科學原理外，亦能發揮小朋友的創意，
真是一舉兩得。
遊戲玩法
測試六︰
比較不同槓桿原理的彈射器：
目的：比較哪種彈射器射出彈力球的拋物線軌道 最好，適合玩家玩遊戲。
假設︰第一類槓桿彈射器（大炮台a）比第二類 槓桿彈射器（橡皮筋彈射器a）射出彈力球的拋 物線軌道較好。
槓桿類別 第一類槓桿 大炮台a
第二類槓桿 橡皮筋彈射器a
重臂 9cm 8.5cm
力臂 2cm 11.5cm
支點
高度 5.5cm 0.9cm
結果：
第一類槓桿 大炮台a
第二類槓桿 橡皮筋彈射器a
發射 情況
分析：
實驗假設未能獲得全部支持，我們發現大炮台a 和橡皮筋彈射器 2 射出彈力球的拋物線軌道同樣 好，因此使用哪一類槓桿原理的彈射器，要由玩家自行決定。