古代「投石器」原理与制作 _原理

古代「投石器」原理与制作谈起「投石器」的历史，在中国春秋战国的时代，就已出现这种投石装置，直至三国时代的刘晔，他帮曹操设计出威力强大称为「石抱」的投石车，用来攻击吕布和袁绍，因而获得大胜。一直到蒙古时期「投石器」，都是攻击城?堡垒的重要长程武器。而从欧洲历史记载，投石器是阿基米德发明用来攻击敌人的船舰长程武器。1.科学实作活动内容说明（1）科学实作名称：投石器有关投石器的物理学统整科学概念如下列所述：力的作用与效应、力矩的作用与效应、牛顿第二运动定律（或称牛顿运动定律）、转动与移动、静力平衡、阿基米德?杆原理、能量间的转换、弹力、形变与虎克定律的原理。（2）投石器的?作步骤说明组合「投石器」支架1.利用一条细橡皮筋将两支长免洗筷（投石器支架长杆）紧密?绑在一起。2.利用两条细橡皮筋分别将短免洗筷（投石器支架横杆）固定在投石器支架长杆的尖端位置，即可组成投石器的支架部分，如下图1所示。组合「投石器」投射架1.利用一条细橡皮筋将长免洗筷（投石器投射杆）与短免洗筷（投石器投射架横杆）紧密?绑在一起成十字型状（务必呈垂直状）。2.利用两条细橡皮筋绕在塑胶免洗汤匙（投射杆载物台）的颈端及握炳端，再将投石器投射架尖端从塑胶免洗汤匙（投射杆载物台）的背面空隙穿过橡皮筋圈，即可组成投石器的投射架部分，如下图2所示。组合投石器「支架」与「投射架」1.两手分别持投石器支架与投射架，再将投射架放置投石器支架开岔两端下方位置。2.利用两条橡皮筋分别将投射架?绑在投石器支架上，即可组成投石器支架及投射架组合投石器的「支架、投射架」与「弹力橡皮筋」1.将粗橡皮筋从投石器支架下方三角窗穿过，呈手提袋拉环状。2.左手握住投射杆末端、右手握住粗橡皮筋，同时用力将粗橡皮筋套住投射杆末端位置。3.利用一条细橡皮筋将套在投射杆末端的粗橡皮筋固定在投射杆末端，即可组成投石器，如下左图所示。4.将600mL宝特瓶从投石器支架三角窗位置穿过，并调整三角窗位置之免洗筷与宝特瓶瓶盖及颈部间凹槽的密合效果，?可能固定紧实。5.正式操作投石器前，应先将宝特瓶装满水，以减少投石器旋转所产生的振动现象。（1）投石器的操作步骤说明：手控式投石器1.左手中指穿过投石器支架三角窗位置，其馀四指握住投石器支架结构下部。2.将待抛射物体放置载物台后，用右手食指压住塑胶汤匙前缘。3.缓缓施力将投射杆往下压，直至适当的位置，瞄准、?开右手食指即可。固定式投石器1.将待抛射物体放置载物台后，用食指压住塑胶汤匙前缘。2.缓缓施力将投射杆往下压，直至适当位置，瞄准、?开食指即可，如下右图示。结语：利用「投石器」的?作与操作，能让小朋友神往在古代历史的战争场景?，也让小朋友?解古人利用这些经验所?造的伟大发明。科学知能加油站：1.从投石器的结构观察，你发现与投石器有关的科学原理有哪些？2.从投石器的操作过程中分析，你发现与投石器有关的科学原理有哪些？3.操作投石器时，抗力臂与施力臂长短关系，对物体投射的远近有何差别？4.你能说明使载物台上的物体抛射到远方的过程中，牵涉到哪些能量间的转转换？5.你能说明操作投石器前，为何要在宝特瓶内加满水的原因吗？