利用簡易的器材製作「投石器」玩具，玩法如圖1，手指要與打包帶成一直線，壓住寶特瓶蓋上端，將螺帽放在寶特瓶蓋內圈上端，然後手指放開，螺帽就會投擲出去囉！如圖2。

觀賞實驗影片（19.5M）

本實作可進行的探究問題，建議如下：

（一）、探究問題1：螺帽的重量不同，螺帽投擲的距離有何差別？

假說：螺帽的重量越輕，則螺帽投擲的距離越遠。

理由：螺帽的重量越輕，相同的動能時速度越快，投擲的距離越遠。

（二）、探究問題2：打包帶的長度不同，螺帽投擲的距離有何差別？

假說：打包帶的長度越長，則螺帽投擲的距離越遠。

理由：打包帶的長度越長，力臂越大，則螺帽投擲的距離越遠。

（三）、探究問題3：打包帶與光碟片的夾角不同，螺帽投擲的距離有何差別？

假說：打包帶與光碟片的夾角適當，則螺帽投擲的距離較遠。

理由：打包帶與光碟片的夾角太大，則向上的分力太少，飛的不夠高；如果夾角太小，則向前的分力太少，速度不夠快，螺帽無法飛得遠。

器材：打包帶、廢棄光碟片、寶特瓶蓋、簽字筆、竹筷、剪刀、熱熔膠、量角器、螺帽、捲尺

操作步驟

1.準備一綑打包帶、廢棄光碟片、寶特瓶蓋。

2.剪一段打包帶17cm長，在尾端0.5cm中央處用簽字筆做記號，並在15cm處對折，彎折處長度約2cm（如圖5）。

3.再將打包帶夾角折成45°，彎折處塞入約2cm長的竹筷，如圖6，然後以熱熔膠將竹筷固定在打包帶，使夾角度定為45°。

4.以熱熔膠將寶特瓶蓋的中心固定在步驟2的記號處，並將步驟3的打包帶固定在光碟片上（如圖7）。

5.將螺帽放在寶特瓶蓋內圈上端，手指與打包帶成一直線，壓住寶特瓶蓋上端（如圖8）。同時另一手要壓住光碟片，避免翹起來。

6.注意：手指壓寶特瓶蓋時，不能壓在側邊（如圖9），會造成螺帽往兩旁拋射，而不是直線方向運動。

7.手指放開後螺帽投擲出去，以捲尺測量螺帽投擲的距離。

注意事項：

1.由於剪下來的打包帶經常呈捲曲狀，沒有很直，務必要先拗成直的（反方向彎折數次），以避免影響投擲的實驗結果。

2.務必叮嚀學生不要觸碰到熱熔膠槍的頭部，以免燙傷，並準備濕抹布在旁邊以備不時之需。(雙面膠的固定效果不佳)

3.投擲時必須確定前方無人，且無易碎物品才可發射。建議可在前方擺放籃子或網子方便收集螺帽。

4.螺帽掉落後會彈跳，測量距離為螺帽第一次落下位置。為了方便觀察可於螺帽塗上粉筆灰或麵粉，或是小組分工合作，分別負責投擲以及觀察和紀錄落下位置。

以下三個探究問題的實驗，共同的控制變因為：寶特瓶蓋大小(直徑3cm)、手指按壓位置、打包帶寬1.5cm。

（一）、探究問題1：螺帽的重量不同，螺帽投擲的距離有何差別？

操縱變因：螺帽重量（3.25、1.84、1.10克重）

應變變因：螺帽投擲的距離(cm)

控制變因：打包帶長度15cm、打包帶與光碟片的夾角45°

本實驗使用的不同螺帽，大小參見圖10。由實驗結果發現，螺帽投擲的距離由大到小為：5/32螺帽（101.9cm）> 1/4螺帽（76.2cm）> 5/16螺帽（50.6cm）。顯示螺帽越輕（越小），投擲的距離越遠。所以應接受「螺帽的重量越輕，則螺帽投擲的距離越遠」的假說。

（二）、探究問題2：打包帶的長度不同，螺帽投擲的距離有何差別？

操縱變因：打包帶長度（15、10、5cm）、螺帽重量（3.25、1.84、1.10克重）

應變變因：螺帽投擲的距離(cm)

控制變因：打包帶與光碟片的夾角45°

本實驗不同長度打包帶的投石器，參見圖11。由實驗結果發現，無論螺帽的重量為何，都是打包帶長度越小，螺帽的投擲距離越遠。因此我們應拒絕「打包帶的長度越長，則螺帽投擲的距離越遠」的假說。另一方面，本實驗也再次驗證前一實驗，螺帽越輕（越小），投擲的距離越遠的現象。

（三）、探究問題3：打包帶與光碟片的夾角不同，螺帽投擲的距離有何差別？

操縱變因：打包帶夾角（60°、45°、30°）、螺帽重量（3.25、1.84、1.10克重）

應變變因：螺帽投擲的距離(cm)

控制變因：打包帶的長度15cm

由實驗結果發現，三種不同大小螺帽都是夾角45°的飛行距離最遠，能符應理論的預測。而夾角60°、30°時，則有不同的變化，夾角60°時，三種不同螺帽的投擲距離都一樣為47.8cm。而夾角30°時，則螺帽越輕（越小），投擲的距離越遠。顯示研究假說「打包帶與光碟片的夾角適當時，螺帽投擲的距離較遠」成立。

1.白翁任、洪關強、戴瑜慧、顏序芳（2006）。攻城利器－投石器的探討。中華民國第46屆中小學科學展覽會（國小組自然科）。

2.科學玩具柑仔店(Darling の 優)。科學玩具－能量轉換－投石器。http://kingdarling.blogspot.com/2013/02/blog-post_24.html

3. zfangの科學小玩意。簡單機械動手做～投石機大賽（上）製作篇。http://n.sfs.tw/content/index/12061

4. Go Science Girls. C is for Catapult! (Catapult STEM Project). https://gosciencegirls.com/catapult-stem-project/

5. Physics of Catapults. History of catapults. https://sites.google.com/site/physicsofcatapults/home/history-of-catapults