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攻城利器
一、前言
同學們，看過古代攻擊城堡的戰爭片嗎？例如魔戒電影中，攻城的士兵利用投石器 將巨大的石頭拋向高聳的城堡進行攻城。而阿基米德也曾發明投石器，成功阻擋了羅馬 軍隊的攻擊。這樣的攻城利器跟物理的原理息息相關，投石器除了要拋得高、拋得遠外 還要拋得準。讓我們利用橡皮筋的彈力與竹筷來設計拋射器，它除了可以觀察物體拋射 運動的路徑之外，還可以比比看誰能將物體拋的最高、最遠或最準。那我們要如何應用 相關的科學概念來設計最酷的投石器呢?再進一步藉由設計、製作與操作投石器，從遊 戲比賽中深入了解槓桿原理，現在就讓我們一起動動腦發揮創造力吧!
二、實驗原理
原理：
1. 透過橡皮筋的形變可以產生施力，可用來發射物品。
2. 物體在地面上發射，如果不考慮空氣阻力且所受重力固定時，運動軌跡會成拋物線。
3. 可以利用槓桿原理的三種應用來進行投石器的設計製作。
槓桿原理的探討：
本遊戲利用槓桿原理來設計，槓桿是一種簡單機械；一根結實的棍子，就能當作一 根槓桿了。下圖中，方形代表抗力點(重物)、三角形代表支點(不動點)、箭頭代表施力 點，第一種槓桿(圖 5)支點在中間，在槓桿右邊向下施力，就可以把左方的重物(抗力點) 抬起來了；第二種槓桿(圖 6)抗力點(重物)在中間，在槓桿右邊向上施力，也能把重物 抬起來；第三種槓桿(圖 7)施力點在中間，支點在左邊、重物在右邊，向上用力，也能 把重物抬起來。
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動動腦：
如果要讓投石器投的更準確、更遠，又要考慮哪些因素?如何調整呢?三、器材總表
活動一
品名 規格 數量 備註
橡皮筋 中 1 包 大會準備
免洗筷 長 20 公分 20 雙/(2)人 大會準備 寶特瓶 600CC 有蓋無蓋 1 瓶 自備
剪刀或美工刀 自備
黏土 標準規格 2 包 大會準備
捲尺 3.5 公尺 大會準備
四、競賽方式
競賽製作
1.本活動用到的材料有橡皮筋一包、免洗筷 20 雙(2 人)、寶特瓶 1 瓶(需自備)、黏 土 2 顆。
2.2 人一組利用大會所附的器材製作 2 台投石器外觀不限。投石機之投臂最上端之 容納 投射物的容器須用保特瓶製作。
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3.動力和固定只能利用橡皮筋不得用其他物質或電動等物品。
4.將 1 包黏土分成 6 等分兩包共 12 分作為黏土球
。
競賽(一)說明 A 場地需求:
場地須平坦寬闊面積為 10×1 平方公尺的場地 B 操作方式:
1. 依評審員指示，在操作區外準備，2 台投石機參賽者只能用徒手發射投石 機。
2. 當評審說發射時，操作員必須在限時 10 秒內發射完畢。
3. 每台投石器共可投射 1 次兩台共 2 次取平均會記錄，距離為黏土球第一次 的落地點和投石機底座最前端起始處之間的距離。
C 評分標準:
1. 投射基本射程必須超過 1.5 公尺，1.5 公尺得 10 點，超過 1.5 公尺以上，
每 30cm 得 1 點。例:投射距離 1.8 公尺得分為 10 點+1 點=11 點。以此類 推。
2. 投射的軌道不得超過寬度一公尺的軌道內，超越者則不予計分得分為 0 點。
競賽(二)說明 A 場地需求:
場地須寬場平坦 B 操作方式:
1.依評審員指示，在操作區外準備，參賽者只能用徒手發射投石機。(可用 手固定投石機)
2.當評審說發射時，操作員必須在限時 3 分鐘內發射完畢。
3.共可投射 12 次所得到的分數作為記錄，投射出去的黏土球可以重複簡回 來使用
C 評分標準:
1.同心圓分別有 5 分 3 分 1 分
2.投射的起始點可以調整，但不可超越距離同心圓兩公尺的地方。
3.第一圈五分為半徑 15 公分的圓為二圈 3 分為半徑 30 公分的圓地 3 圈為 半徑 50 公分的圓。
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五、時間總計
1.製作時間共 30 分鐘 2.競賽時間共 20 分鐘
3.移動時間和預備時間 5 分鐘
六、總積分
1.競賽(一)和競賽(二)的總成績即為本項目的成績
2. 由成績高到低，排序一到最後一名，所得積分級反過來的組數。EX：有 40 組，第一 名則得積分 40 分，最後一名為 1 分
