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修正教科書的「摩」力觀點-摩擦力跟接觸面積真的有關係
自然課本在摩擦力單元提示三個概念,分別是一、「粗糙面的摩擦力比光滑面大」;二、「水會降低介面間的摩擦力」;三、「介面接觸面積大小與摩擦力大小無關」。本研究發現這些概念與生活物理現象不完全相同,故進行實證研究,歸納研究結論如下: 一、微觀角度中,介面間實際接觸面積越大,摩擦力越大。 二、在無塵且無水分的前提下,兩接觸介面的摩擦力為「光滑/光滑」介面大於「光滑/粗糙」介面。「粗糙/粗糙」介面大於「光滑/粗糙」。 三、兩接觸介面間若有灰塵存在,通常會降低摩擦力。 四、兩接觸介面間大量水分會降低摩擦力;少量水分反而會增加摩擦力。 五、粗糙介面的紋路若不連貫無法排水,在多水情境時防滑效果較差。
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六年級上學期自然科第四單元談到了摩擦力的問題,在習作提到腳踏車輪胎磨平了為什麼需要換新車胎?答案是「車胎磨平了,它和路面間的摩擦力變小。」,我們發覺很奇怪 ,於是針對這個問題以路面的材質、物體的接觸面性質(有無紋路)、接觸面積大小、紋路方向和潮溼的路面等實驗來進行,結果發現:有紋路的輪胎在粗柏油、水泥路面等不平和凹凸路面上,由於有形變的情形,所以摩擦力較大,這是大家所認知的,但是在無明顯的形變情形下,相同的輪胎材質,有紋路和無紋路的輪胎,摩擦力是沒有很大的差異性;此外,在沒有形變的情形下,摩擦力和接觸面的大小沒大關係,有水時車胎和路面間的摩擦力會變小,而紋路方向對摩擦力的影響,以直線紋路的摩擦力較小。所以課本所提的無胎紋摩擦力會變小是有問題的。
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學校每週的動動腦教室,在十月份時出了一題數學,在上圖圓圈處填入 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 8 共八個數字,每一個數填一次而且不可以重複,使各邊的數字和相等。起初,我們覺得很容易就開始填寫,結果答案都錯誤,經過一番嘗試錯誤,我們終於找出解答的捷徑,原來找到方法後竟然如此容易。
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在國中數學選修上冊,我們學到三角形的重心,我們不禁想問:「 平面的圖形在物理學上並無相對的重量存在,何以會有重心呢?」但仔細想想在日常生話中我們所能接觸到的事物都不是學理上的“理想平面”,也就是說,這些事物都有厚度;再換句話說,我們可以見到許多的多邊形體,那麼這些物體就有重心囉!如果我們要找的是一個厚度均勻的物體的重心,必須先從面積著手,所以只要我們能找到多邊形的“重心”,那麼要找多邊形體的重心就不困難了。
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Shoulder Of The Road
Aims of the project Prevent youth from the -reckless use of the road .shoulder .Reduce the congested roads - Reduce accidents resulting - from the wrong use of the road .shoulder Idea of the Project The control system based road shoulder constantly and actors vis notice of the existence of any prejudice to the safety of road users to take the necessary action against them The beneficiaries of the System With health-Bouts With emergency situations The way the system works When any vehicle parked on the road shoulder remote sensors sensing the vehicle body and the issuance of the initial reference point against the vehicle on the shoulder of a road..And after a period of time known by the concerned and at the same time the system to identify the site and send information to the authority concerned in turn, take the necessary
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綠豆湯的奧秘---糖水、食鹽水的終極密碼
本研究探討影響綠豆湯煮熟所需時間的因素,包括比熱實驗、沸點實驗、綠豆泡水溶液長度變化實驗、滲透實驗及煮綠豆實驗,研究結果可以合理解釋煮綠豆湯前先泡水及後加糖的原因,過程中也得到糖水、食鹽水及海水的各種相關數據。同時為了更瞭解水溶液的結冰狀況,也做了凝固點實驗及結冰實驗。
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彭巴效應(Mpemba effect)的研究及探討
牛頓冷卻定律為何不能解釋「高溫的水會比冷水容易結冰」?此一現象又是什麼因素所造成的呢?一、氣體溶解度對「彭巴效應」的影響。二、「熱頂效應」對「彭巴效應」的影響。三、蒸發對「彭巴效應」的影響。四、冰晶與結冰的關係。五、不同的水質與不同溫度的變化。六、不同濃度的鹽水的下降溫度。在多次的實驗過後,我們似乎已經找出了結冰最快的「途徑」了!
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飄飄何所似—以單翅種子飛行原理進行飛播造林的研究
本實驗以大葉桃花心木種子為材料,探討種子在飛行時,其結構與三種作用的關係:重力、旋轉力矩、柏努利原理。實驗中首先測量種子各部位的結構與飛行模式的關係,再以模型進行實際拋射與風洞的測試。結果我們發現大葉桃花心木種子的7個結構會影響它的旋轉飛行:1.種子的重量:提供重力造成轉動及產生升力。2.展重心位置:需偏向翅的一邊,使施力矩大於抗力矩而穩定旋轉。3.弦重心位置:需偏向翅寬度方向的一邊,提供較大的切風角度,增加旋轉推力。4.種子與肋痕重量比:以0.3~3.0的重量比例飛行高度與轉動速度最佳。5.展弦比值:種子翼面的展弦比在4至7可獲得較大升力。6.上反角:會改變翅的上、下面的實際受風面積,且上反角的翼面下凹,依白努利原理會形成水平下壓的力量。會使鉛直下墜的種子恢復水平,藉以修正種子的飛行姿態。7. 截角面積:適當剪除重心以外之翼面面積可以使載具更容易旋轉,但是截角長度不要超過全長的一半,否則會降低受風面積,進而使載具很快墜地。8.載具飛播高度:若以6公尺之水土保持間距來推算,10倍載重之載具飛播高度限制約在30公尺;4倍載重則限制約在100公尺。以飛播高度在100公尺時之飄移距離:10倍載重之飄移距離約70公尺;4倍載重則約40公尺。故4倍載重之單翼種子載具的使用,是可靠且簡便的飛播造林方式。
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便便建築師~白三線蝶幼蟲築糞橋與糞巢行為探討
作者好奇白三線蝶(Athyma perius)幼蟲棲息在糞橋上,於是展開了探究。過程中觀察白三線蝶的一生,並發現糞橋建造的位置約60%蓋在葉尖主脈上,長度隨齡期增加,一~四齡幼蟲多在糞橋上棲息,五齡之後食量、排糞量大增,棄糞巢而去不再回橋。糞巢的組成有糞便、碎葉片及絲線。幼蟲孵化吃掉卵殼後隨機選定建造位置,以吐絲器吐絲黏上糞便向外築糞橋,也會不斷吐絲纏繞鞏固糞橋。不管是剪斷糞橋、移去糞巢幼蟲都會持續加蓋,根據換葉子和換橋實驗得知幼蟲不會認自己的橋,當找不到原糞橋時會另外建造糞橋,如有現成的糞橋也會續用。糞橋和糞巢對幼蟲有躲避與偽裝的功用,對螞蟻等小型行走的天敵則形成物理性屏障,另外也發現有類似蓮花效應的擋雨效果。
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