制作一个简单的弹射器，可以在房间里发射小物件。学生们可以发明游戏来玩，用弹射器做实验，测试他们对势能和动能的理解。
学习动机
学生将使用科学的过程来识别和理解势能和动能，它们用于做功，以及能量如何从一种形式转移到另一种形式。学生将学习如何利用能量，在这种情况下，势能和动能，被用于开发技术并影响他们所生活的世界。
材料
- 冰杆
- 橡皮筋
- 瓶盖(可选)
- 胶水/胶带(可选)
方法
- 根据你的弹射器的高度，准备5 - 8根冰杆。两端用橡皮筋固定。
- 将另一根冰棒滑到堆中最下面的两根冰棒之间。滑动它，使它只有一小部分伸出堆栈，大部分伸出另一个方向。
- 把瓶盖固定在另一个冰杆的末端——杠杆上。瓶盖更容易夹住弹丸。
- 把杠杆冰杆杆顶部的堆栈。用橡皮筋将没有瓶盖的杠杆一端固定在从底部伸出的棍子上。杠杆上它在堆栈上上下枢轴的点称为支点。
- 把顶部和底部的冰杆穿过冰堆，让它们散开。注意，这将改变杠杆的支点和角度。
- 在瓶盖上放一些小东西，拉下控制杆，放开瓶盖。看着你的物品飞起来。
警告:弹射器会用一定的力量投掷物体。避免使用可能造成伤害的弹丸，如弹珠。试试棉花糖，棒棒糖，花生．
变化
改变杠杆杆的支点。注意支点的移动如何改变杠杆杆的角度。为了在弹射器之间保持一致，你可能想在杠杆杆上做5毫米的标记，这样每个学生都可以比较同一个支点的效果。或者，使用量角器来测量杠杆杆的角度。这对弹丸到达的距离和高度有什么影响?同时确保在比较弹射器时，你在堆栈中有相同数量的冰杆。
更大的:用30厘米的木制或塑料尺子代替冰棍。塑料和木头哪个更好做?
通过在操纵杆周围添加一个或多个额外的环来增加控制杠杆和底部操纵杆的橡皮筋的张力。这对弹丸的距离和高度有什么影响?请参见下面的图1。
图1。杠杆显示负载，支点和力。在这种情况下，负载是压住杠杆一端的橡皮筋。我们假设杠杆有一定的弹性，因此势能和橡皮筋中的势能。对支点另一侧的杠杆施加力将在橡皮筋和杠杆中提供张力。当杠杆和橡皮筋恢复到它们的自然形状时，释放杠杆上的力将以动能(运动)的形式释放能量。弹丸不绑定杠杆，所以它将继续作为弹丸向其目标。注意，施加力的杠杆移动的距离比负载端大得多。当支点移近负载时，杠杆的机械优势增加或达到负载效果所需的力减少。换句话说，当支点离负载更近时，更容易抬起负载。
结果
创建一个表格，根据你的堆栈中冰杆棒的数量，不同的支点(或杠杆的角度)和你的橡皮筋的扭转/张力(或循环)的数量，记录你发射的弹射物的距离和高度。
增加橡皮筋的张力有什么影响?
改变支点有什么影响?
什么样的弹射器能把弹丸投得最远?
你能画出结果吗?例如，弹丸相对于支点位置的距离(由操纵杆上的测量标记标记)，或操纵杆的角度。
发生了什么
根据你的结果，你对正在发生的事情有什么看法?例如，增加橡皮筋上的张力或支点的位置如何影响弹丸的距离或高度。
弹射器中包含两种能量:势能和动能。势能是储存的能量，动能是运动。
在弹射器中做功的能量——把东西扔到房间的另一边——是储存在杠杆杆和橡皮筋张力中的势能，这是你通过弯曲冰杆杆和拉伸橡皮筋而产生的。
弓和箭的原理与此类似。你可以投掷箭，因为当你向后拉弓弦弯曲弓时，你在弓上产生了储存的张力。
在我们的弹射器中，当你弯曲杠杆杆，拉伸橡皮筋，然后松开它时，杠杆杆和橡皮筋中储存的所有能量就会一次性释放出来。换句话说，橡皮筋和杠杆杆中的势能被转化为动能或运动。
支点
弹射器的支点位于力和载荷之间。负载是由橡皮筋施加的-你有多少，或者你在棍子周围放了多少圈。力是你施加在控制弹丸的杠杆杆末端的力。
支点离载荷越近，施加在载荷上的力就越大。学生应该能够注意到，支点越接近负载，即将杠杆棒和底部棒固定在一起的橡皮筋，就越容易对杠杆棒和橡皮筋施加更大的张力。
在普通的杠杆上，负载可能是你放在杠杆一端的重物，而力将是你在试图抬起负载时施加在杠杆另一端的力。想想跷跷板。支点在中间。想象你把一个学生放在跷跷板的一端。在跷跷板的哪个位置最容易把跷跷板往下推，让学生升到空中?它应该是跷跷板上离学生坐的位置最远的点。当你下次找到电锯时，就可以验证一下这个想法了。
想想你认为还有哪些支点被用来帮助人类工作。想想杠杆，比如你如何用勺子打开罐头的盖子?勺子是杠杆，支点是勺子搁在罐头边缘上的地方。你在勺子的末端向下用力，把盖子掀开。什么会让打开盖子的工作更容易:更短的勺子还是更长的勺子?
在跷跷板中，你向下推的距离与坐在另一端的学生向上推的距离相同，因为支点在跷跷板的中间。在勺子和盖子的例子中，你向下推勺子的距离将远远大于勺子另一端抬起盖子所需的距离，因为支点距离负载(盖子)只有很短的距离。
将你从上面学到的知识应用到如何设计你的弹射器，使弹射物发射得最远。
玩得开心点
学生们可以建造城堡，在城堡内和城堡周围设置目标。每个目标可以值不同的点数，这取决于用弹射弹击中目标的感知难度。然后，学生们可以根据所学知识设计出他们认为最好的弹射器，看看谁最擅长击中目标。例如，将弹射物发射到城堡墙壁上的弹射器的设计可能与将弹射物发射到城堡墙壁上的目标的设计不同。学生可以制定自己的规则，但要考虑给每个学生10个相同的投射物，让他们向目标发射。发射全部十枚炮弹后得分最高的学生或队伍获胜。
有关扩展思路和工作表，请参见可下载的pdf