关键概念
物理学
势能
动能
能量守恒
简单机械
引言
承认吧，你可能至少发射过一次橡皮筋——向后拉一端，然后让它飞出去。你有没有想过橡皮筋也可以成为学习物理和工程的有趣方式？在这个项目中，你将制作一辆橡皮筋动力小车，来找出答案。
背景知识
当你拉伸橡皮筋时，它会储存势能。具体来说，它储存的是弹性势能——当材料变形时储存的那种能量（与重力势能相对，当你将物体抬离地面时，你会获得重力势能）。当你释放它时，所有储存的能量都必须转移到某个地方。如果你把橡皮筋发射到房间里，势能就会转化为动能，也就是运动的能量。
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但是如何利用所有储存的能量呢？你可以将橡皮筋连接到一个简单的机械装置——轮轴——来制造一个简单的橡皮筋动力小车。在真正的汽车中，汽油的化学能或电池中的电能会转化为汽车运动的动能。你的模型车将使用橡皮筋作为能量来源。要让你的车辆运转起来需要一点工程设计——挑战自己，看看你的车能走多远！
材料
（注意：这是一个工程设计项目。以下是建议的材料清单，但你可以替换为不同的材料。）
瓦楞纸板
两根吸管
两根木制烤串
四个CD光盘（可以划伤的那种）
海绵
回形针
各种橡皮筋
胶带
剪刀
用于测试小车的平坦、坚硬的表面
热熔胶枪（可选）
准备工作
小心地切下一块略长于且宽于一根吸管长度的瓦楞纸板。
将两根吸管用胶带平行地粘贴在纸板上，一端一根。
在纸板一端切出一个大约一英寸乘一英寸的矩形凹口。这也会切掉其中一根吸管的中间部分。
将一根木制烤串穿过每根吸管。这些将成为你小车的车轴。
从海绵上剪下四个小正方形，小心地将它们按在烤串的末端。
将CD光盘连接到车轴上以形成车轮。方法是将一块海绵塞入CD中间的孔中，然后使用胶带固定CD并防止其晃动。
确保你的小车能够平稳滚动。将其放在平坦的表面上，然后轻轻推动它。如有必要，调整车轮，使其彼此平行且不会晃动。你认为用弹性橡皮筋的能量驱动时，你的车能走多远？
步骤
将橡皮筋自身环绕一圈，套在木制烤串中间裸露的部分（你在纸板和吸管上切出凹口的地方）。
用胶带将橡皮筋粘在烤串上，防止其滑动——当烤串旋转时，橡皮筋应随之旋转。
在纸板中间切出一个小槽。
将回形针穿过槽口。
将橡皮筋的自由端钩在回形针上。
缠绕连接到橡皮筋的车轴。如有必要，在开始时捏住车轴上的橡皮筋，防止其滑动。
放下你的小车并释放车轴。发生了什么？你的小车向前移动了吗？它走了多远？
如果你的小车没有移动，那么是时候进行故障排除了。
如果橡皮筋根本没有松开，请将其缠绕得更紧一些，然后重试。您还可以尝试更改回形针的槽口位置以调整橡皮筋的松紧度。
如果橡皮筋松开了但车轴没有旋转，则橡皮筋可能没有足够牢固地连接到烤串上。尝试打一个紧结或使用热熔胶将其固定到烤串上。
如果车轮旋转了但小车根本没有向前移动，则CD光盘和地面之间的摩擦力可能不够。尝试在不同的表面上使用该车。如果仍然不起作用，请尝试通过在它们周围拉伸橡皮筋或沿着边缘放一滴热熔胶来增加CD的抓地力。（在再次测试你的小车之前，让胶水完全干燥。）
继续尝试你的小车。对其进行微小的更改并再次测试。你能让小车走多远？
附加：考虑一下你的橡皮筋动力小车的“燃油经济性”。汽油动力汽车以每加仑行驶的英里数计算其燃油经济性，即汽车每加仑燃料可以行驶多少英里。你的汽车使用拉伸的橡皮筋作为能源，而不是汽油。你如何衡量不同设计的“燃油经济性”？例如你的小车每次车轴初始缠绕旋转可以行驶多少英尺？这会随着不同的橡皮筋或不同的回形针位置而变化吗？什么能给你最佳的燃油经济性？
附加：测试不同类型的橡皮筋来驱动你的小车。长橡皮筋还是短橡皮筋效果更好？粗橡皮筋还是细橡皮筋效果更好？
附加：尝试使用不同的材料来制造你的小车。如果你使用瓶盖代替CD作为车轮，或者使用铅笔代替烤串作为车轴，会发生什么？
附加：和朋友或家人一起做这个项目。每个人都可以制造自己的小车，然后看看谁的车跑得最远。
附加：你可以制造一辆由气球而不是橡皮筋驱动的小车。有关说明，请参阅下面的“更多探索”部分。
观察和结果
当你缠绕小车的车轴时，你会拉伸橡皮筋并储存势能。当你释放它时，橡皮筋开始松开，并且当小车向前推进时，势能转化为动能。你拉伸橡皮筋的程度越大，储存的势能就越大，小车应该行驶得更远更快。
这在理论上听起来都很棒——但实际上你可能会发现它很困难。有几件事可能会阻止你的小车正常工作。如果车轮没有正确对齐，它们可能会晃动或卡住，并阻止小车平稳滚动。橡皮筋可能会相对于木制车轴滑动，阻止车轮旋转。即使车轮旋转了，与地面的摩擦力也可能不够，导致它们在原地旋转而不会移动小车。这些都是你可以通过一点工程努力克服的挑战！
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本活动由Science Buddies合作推出
