核心概念
物理學
動能
勢能
能量守恆
牛頓運動定律
導言
把一堆垃圾變成玩具車，並觀察它行駛！在這個活動中，你將學習一些物理概念，並使用回收材料來製作一個由氣球驅動的玩具車。你甚至可以找一個朋友，製作兩輛車，然後比賽。誰的車跑得最快？
背景知識
乍一看可能不覺得，但一個簡單的氣球車卻蘊含著豐富的物理和工程概念！當你給氣球充氣時，它以拉伸的橡膠和內部壓縮空氣的形式儲存了勢能。當你釋放氣球時，這種能量會轉化為動能——運動的能量——當氣球在房間裡飛馳時。部分能量也會因摩擦而轉化為熱能。根據能量守恆定律，能量的總量是守恆的。能量永遠不會“消失”——它只是轉化為另一種形式。
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思考氣球運動的另一種方式是使用牛頓第三運動定律：每一個作用力都有一個大小相等、方向相反的反作用力。當你給氣球充氣然後釋放噴嘴時，橡膠收縮並將空氣推出噴嘴。這意味著必須有一個相等且相反的反作用力——空氣反過來推橡膠，推動氣球前進。這個原理被用在真正的火箭和噴氣機中，它們從發動機後部噴射出高速氣流，從而推動車輛前進。在這個專案中，你將利用這個原理來製作一個玩具車，它由氣球在放氣時逃逸的氣流推動前進。
這輛車還包含一個簡單的機械裝置：輪軸。這項發明已經存在很久了，我們已經習以為常了——我們很多人每天都乘坐輪式車輛。然而，你會發現，讓你的輪軸順利旋轉是讓你的氣球車工作的關鍵部分！
材料
塑膠瓶
四個塑膠瓶蓋
木製烤肉串籤
兩根吸管
氣球
膠帶
剪刀或鋒利的刀（請成人使用或監督你使用此工具。）
一位成人幫手
準備工作
將其中一根吸管切成兩半。
將吸管的兩段都粘在水瓶的一側。
將木製烤肉串籤切成兩半，並將每段穿過其中一根吸管。這些將構成你的輪軸。（請成人幫忙。）
請成人幫忙使用剪刀在每個塑膠瓶蓋的中心直接戳一個“+”形孔。
將每個瓶蓋按在木製烤肉串籤的末端。這些將構成你的輪子。
步驟
將你的車放在平坦的表面上，並輕輕推一下。確保汽車滾動順暢，並在停止前滑行一會兒。如果你的車卡住或滾動不順暢，請確保：你的輪軸彼此平行；每個瓶蓋上的孔居中；並且吸管牢固地粘在水瓶上並且不搖晃。如果膠帶不夠用，你可以新增一些膠水。
用膠帶將氣球的頸部纏繞在另一根吸管的一端。將膠帶纏緊，使連線處氣密。
在水瓶頂部切一個小孔，剛好足以將吸管穿過。
將吸管的自由端穿過孔並從瓶口伸出。
使用膠帶將吸管固定在瓶子上。
透過吸管吹氣給氣球充氣，然後用手指堵住吸管尖端以困住空氣。你認為當你把車放下並鬆開手指時會發生什麼？
將汽車放在平坦的表面上並鬆開你的手指。發生了什麼？
看看你可以做哪些調整來使汽車走得更遠。
如果你給氣球充更多氣會發生什麼？
如果你調整吸管的指向會發生什麼？當吸管直接向後指時效果最好嗎？
額外： 有許多不同的方法來製造氣球車。把它變成一個工程設計專案，嘗試用不同的材料來製作你的車。例如：如果你用紙板箱代替塑膠瓶作為車身會發生什麼？如果你使用不同直徑的吸管會發生什麼？輪子和輪軸使用不同的材料呢？找一些朋友，嘗試製造不同的汽車並互相比賽。什麼材料效果最好？
觀察和結果
當你給氣球充氣並放開它時，它會在房間裡隨意飛馳。然而，當你把氣球粘在吸管上並將其連線到車身上時，你可以控制逃逸空氣的方向。當吸管的末端向後指時，空氣會推動你的汽車向前，正如牛頓第三運動定律所描述的那樣。如果吸管直接向後指而不是向下或側向指，你的設計將是最有效的。你給氣球充的氣越多，它儲存的勢能就越多，根據能量守恆定律，這些勢能反過來會轉化為更多的動能——所以汽車會跑得更快。
你可能會發現你的汽車第一次嘗試時並不完美，特別是如果它的輪軸不平行或輪子搖晃。過多的摩擦會導致輪子卡住，氣球將沒有足夠的動力推動汽車前進。測試你的汽車，確保輪子自由旋轉，當你輕輕一推時，汽車可以輕鬆滾動。如果不是，你可能需要對你的設計進行一些調整。你還應該確保氣球在與吸管連線的膠帶處沒有漏氣，如果有必要，請重新纏緊膠帶。
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