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科學週・百步穿楊

酒精槍pro

幾滴酒精、一顆壓電點火器，就能把子彈和火箭打出去。從社團的養樂多槍，改良成自己設計的酒精槍與酒精火箭，再變成科學週的競賽「百步穿楊」：一邊做、一邊解五道物理謎題，最後比誰射得遠、射得準。

點火試試看五道提示
酒精槍pro
  • 幾滴酒精加上一顆壓電點火器
  • 2 種武器酒精槍與酒精火箭
  • 5 道提示一邊做一邊解謎
  • 2 個項目比射程、比準度

點火試試看

酒精越多
射得越遠嗎

調整瓶子裡酒精蒸氣的比例和發射仰角，按「點火」。找找看哪個比例、哪個角度射得最遠。

這一發—

最遠紀錄—

乙醇在空氣中可以點燃的範圍約 3.3%～19%；完全燃燒時一份乙醇要三份氧氣，空氣裡氧氣約占 21%，理想比例約 6.5%。初速、射程只是比例，沒有算空氣阻力。

我們的版本

槍、子彈、火箭都自己做

酒精蒸氣在密閉的槍管裡被火花點燃，燃燒放出的熱讓氣體急速膨脹，壓力把子彈推出去。

設計酒精槍時的白板草圖
設計酒精槍時的白板草圖
  • 槍身透明的塑膠試管，看得到點火的瞬間。
  • 板機拆開電子打火機的壓電陶瓷，一按就打出火花。
  • 子彈與火箭保麗龍當子彈；瓶胚加上尾翼，就是一支酒精火箭。

百步穿楊

先講原理
再動手 最後上場

  1. 01

    原理

    酒精槍、酒精火箭

    為什麼幾滴酒精就能把東西打出去。

  2. 02

    製作

    邊做邊解謎

    分組製作，過程中每隔一段時間公布一道提示，解開提示，作品就更強。

    酒精火箭的製作說明
  3. 03

    決勝千里

    比射程

    各班的酒精火箭同時在標線後發射，比誰飛得最遠。

  4. 04

    百發百中

    比準度

    用酒精槍瞄準九宮格，三發子彈的分數加總。

  5. 05

    總結

    動量守恆

    子彈往前、槍往後：用物理分析剛剛的比賽。

五道提示

解開一題
作品就更強

  • 提示 1

    原理

    理想氣體方程式

    PV ＝ nRT：體積不變時，溫度一高，壓力就跟著升高，子彈就被推出去。

  • 提示 2

    擊發

    壓電陶瓷

    敲擊壓電陶瓷會產生很高的電壓，在兩極之間打出火花，點燃酒精蒸氣。

  • 提示 3

    當量比例

    酒精要加多少？

    C₂H₅OH ＋ 3O₂ → 2CO₂ ＋ 3H₂O：酒精和氧氣剛好用完時，放出的能量最多。

  • 提示 4

    最佳仰角

    射多遠？

    用手機量發射角度；沒有空氣阻力時 45° 最遠，實際上要再低一點。

  • 提示 5

    重心與尾翼

    飛得穩

    尾翼讓氣流把火箭轉正，重心在前、尾翼在後，火箭才不會亂翻。

寫成考題

園遊會裡的酒精砲

把酒精槍寫成一道跨科素養題（物理＋化學），題目情境是假日科學園遊會上大排長龍的「酒精砲」攤位。

  • 化學

    第 1 題

    寫出燃燒反應式

    酒精燃燒產生二氧化碳和水，平衡係數是 1：3：2：3。

  • 計算

    第 2 題

    噴幾次威力最大？

    砲管約 5000 cm³，氧氣約 1000 cm³，需要約 333 cm³ 的酒精蒸氣；每噴一次 100 cm³，約噴 3 次。

  • 推理

    第 3 題

    為什麼都打在靶心下方？

    每次都打在同一個位置，表示精密度很高；偏下方是重力或準星沒歸零，換輕一點的子彈也無法完全消除重力的影響。

一路改版

從養樂多槍到 pro

  1. 2013社團

    養樂多槍

    在南港高中的科學研究社，用養樂多瓶做子彈。三、四滴酒精就夠，瓶子塞太緊危險、太鬆打不遠。

  2. 2016科玩社

    研發新版本

    蒐集各種酒精槍、乙炔槍、氫氣槍的做法，改良成自己的版本。

  3. 百步穿楊：酒精火箭

    2016.12科學週

    百步穿楊

    酒精槍與酒精火箭的校內競賽。

  4. 2022素養題

    園遊會裡的酒精砲

    寫成物理與化學的跨科素養題。

安全第一

好玩
也要守規矩

槍口任何時候都不能指向人，不管有沒有滴酒精。酒精只滴進槍管，不要滴到槍身以外；皮膚碰到酒精，馬上用清水沖洗。

做完之後會知道

一把槍裡的物理與化學

  • 理想氣體方程式。體積不變，溫度升高，壓力就升高。
  • 壓電效應。敲一下晶體就產生高電壓。
  • 化學計量。燃料和氧氣剛好用完，能量最大。
  • 拋體運動。仰角決定射程，空氣阻力會讓最佳角度變小。
  • 重心與穩定。尾翼讓火箭飛得穩。
  • 動量守恆。子彈往前，槍往後。

簡報

百步穿楊的五道提示

  • 提示 1：理想氣體方程式

  • 提示 2：壓電陶瓷怎麼打出火花

  • 提示 3：乙醇完全燃燒的化學式

  • 提示 4：最佳仰角，用手機量角度

  • 提示 5：重心與尾翼

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