雲霄飛車

一、原理

根據彈簧或橡皮筋發生形變時，可儲存彈性位能，而彈性位能又可釋放轉換為動能的性質，我們設計了一個模擬雲霄飛車的實驗來進行比賽，從快快樂樂的比賽中探討能量轉換的關係與鉛直圓運動的物理原理，也能從軌跡操控時獲知水平拋射的物理知識。

二、活動

1. 撞擊器的製作
   1. 如圖1-1先把筷子的一端用橡皮筋綁緊，但要注意保留橡皮筋的另一端作為套環。
   2. 將吸管長度剪短，其長度如圖1-1所示，從綁橡皮筋位置量起，略短於筷子前端即可。
   3. 最後把筷子套入吸管內，就完成了撞擊器。
   4. 使用時，如圖1-2所示，將拇指插入像皮筋套環內，手握住吸管，再將前端瞄準彈珠，然後用另一手，向後拉筷子尾端，放手後前端立即碰撞彈珠，將它射向目標。
2. 軌道製作
   1. 將壓條兩端泡棉膠之塑膠皮各撥開並剪斷10cm長度，再把他貼在長方形木板底座上，如圖1-3所示。
   2. 貼壓條時，應將前端對準木板邊緣，並先貼好一端固定妥當後，再小心把壓條灣成圓弧，然後貼好並固定另一端。操作此一步驟時，要兩人合作，一人壓住木板，另一人調灣壓條，若不小心壓條或木板之反彈，會傷人。
   3. 為更安全與穩固，貼好的壓條，應在10cm位置用木螺絲拴緊。
3. 活動

（1）在課桌面上擺好裝置如圖1-4，即可進行射遠與射準比賽。 （2）得分杯使用五個紙杯分別由競賽者自行放置在指定的得分區，如圖1-4所示，其中 出口位置T與杯口的高度差約為20 cm，其最近水平距離則為45cm（請參考圖1-5；圖1-4中未顯示此距離）。 競賽說明： （1）競賽時，各隊四人分成兩組輪流上場，各組上場時，第一人持自行製作的撞擊器，第二位則拿塑膠彈珠，分別各就競賽位置，聽候裁判之號令來進行操作比賽。當第一人射擊完畢後，兩人角色交換，也就是第二位接替射擊，第一人改拿彈珠。 （2）競賽開始時，第二人將彈珠靜止放在動能、位能轉換器B的彈珠入口位置S處，聽後裁判允許，第一人才能開使用撞擊器將彈珠發射出去，發射速度可自行控制。 （3）第二人放置彈珠時不能有撥動彈珠動作，違規者扣除該次發射成績。 （4）撞擊器使用的方法，參考圖1-4的A部分，先將橡皮筋套在握著吸管之左手拇指的虎口上，再以右手把吸管內的筷子向後拉，並瞄準彈珠後鬆手，當彈珠被筷子撞到即可彈出，若速度大小合理，它就能繞著鉛直軌道作雲霄飛車的圓周運動，最後從出口T拋入得分紙杯內，各杯號之得點數如表1所示（完成圓運動，但未入杯內者，以得1點計分）。 （5）每隊活動二競賽時間共計3分鐘，逾時部分不列入計分。競賽時間內每一參賽隊員均需下場操作，每人應射擊兩次，以兩組四人落入杯內之彈珠獲得的總點數，參照表2之計分方式為該隊之本活動成績。 三、材料： 大會：長度22cm，直徑1.3cm的粗吸管4支/隊、長度20cm的竹筷子4支/隊、橡皮筋4條/隊、

     直徑2.5cm的木製彈珠8個/隊、直徑7.5cm;高9.1cm容量200cc的紙杯5個、塑膠墊杯
     5個、長度100cm；寬度1.45 cm的電線壓條1條、20cm×8.4 cm×1.5cm固定軌道用木板
    （桐木）條一片、2.8×12mm  木螺絲（鐵製品）2支/隊、透明塑膠帶每隊一小卷。

自備：尺、美工刀、剪刀、十字形螺絲刀、彩色筆。