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第48屆--民國97年

雷光乍線-光在不同介質中的傳遞與量測

光在空氣中前進時,若進入與空氣折射率不同的介質,就會發生反射與折射現象。我們利用自製治具,以司乃耳定律取得實驗數據。實驗中將雷射光從空氣中射入牛頓、非牛頓液體等介質內,並試著改變其溫度、顏色、粗糙度、旋轉和水的流動,比較光的反射、折射、透光及光被吸收等物理現象,再探討這些現象對折射率、反射率及反射光和折射光能量(照度值)的影響。將照度計和三用電錶以不同距離的光源,測量電阻值與照度值的對照關係。利用自製的光敏電阻數值偵測板,分析在不同介質,反射光能量(照度百分比)及折射光能量(照度百分比)之間的關係,發現入射角越大,反射光能量有上升趨勢、而折射光能量則漸趨下降。

揭曉謎樣般的魔術六芒星

1.先算出所有數的和及每邊的和2.找出所有可能性3.將無法成立的刪去4.從剩餘解中找出規律5.利用規律找出速解法。

「澆」豔欲「滴」─簡易自動澆花器

為了防止旅遊回來花枯萎,我們開始製作節能自動澆花器,市面上販賣各式澆花器,但\r 價格昂貴,一次只能澆一盆植物,很浪費能源。\r 先測出植物每日的所需水量,並用棉線、毛線等方便取得的素材來製作,線條外面包保\r 鮮膜,改變線條的數量觀察流量的差別,並對影響水流量的因素作進一步的探討\r 一連串的實驗後製作了「短效型」、「長效型」和「長效改良型」三種澆花器,「短效型」\r 需運用保鮮膜包一條毛線,他適合用於短期出遊;「長效型」運用到吸管及保鮮膜包五條毛線;\r 「長效改良型」則將吸管改為塑膠管。常忘記澆花的人們,「長效型」及「長效改良型」是很\r 適合的,三者都只要用容易取得的素材就可以做出,解決了生活上的困擾。

利用回復路徑追蹤費馬點

一、本研究先證出:(一)、n邊形的費馬點即本文所稱n孔系統的平衡中心。(二)、n邊形(3n?)的費馬點唯一。二、利用GSP軟體,以物理方法我們研究出「回復路徑逼近法」,利用此法可求得任意多邊形的費馬點。三、以數學方法導出2n=的真正回復路徑方程式,接著證出等距線與回復路徑所在的方程式,其圖形為共焦點的橢圓與雙曲線,並形成「正交曲線」。四、對於n3?,我們猜測等距線α與回復路徑β為「正交曲線」,並以「等距線逼近法」作出的圖形驗證得證之。五、因此,理論上要求得n孔系統的回復路徑方程式,只要先寫出等距線方程式,並利用其為「正交」關係即可得。最後,只要作出兩條回復路徑之圖形,由其交點可得此n邊形的費馬點。

水循環升降台

本研究主要是利用巴斯卡原理以及河倫噴泉的設計來研發利用水循環方式來承載重物\r 的升降平台,在不動用到額外動力的情形下,僅靠自然的物理現象來使之運作。故本研究的\r 特點在於節能並兼具實用價值的生活應用,而最後我們並依照類似的原理設計了一個自動循\r 環的水族箱過濾器,不僅驗證原理的可行度,更能突顯本研究的對於生活應用的價值。

磁的拉力與磁場的奧妙

在生活上有各式各樣與『磁浮』息息相關的應用,但是想要利用磁鐵使物體浮起來就必須先了解磁鐵附近磁力(排斥力)大小的關係。我們利用電子秤來測量磁力(排斥力)的大小,測量對於磁鐵中心不同角度及不同距離時磁力的大小變化。在實驗當中發現要將排斥力轉換成為吸引力並不需要將磁鐵完全翻轉到另外一極,約在30度以下時排斥力就已經轉換成了吸引力。另外也發現當距離越近時磁力的變化量也就越大,而且在任意角度時這種變化的趨勢是一致的,磁力(排斥力)大小約與距離的二點八次方成反比。最後,我們再利用所量測到的數值來作「磁浮」相關的基本設計。

中大獎,不容易

本研究的實驗目的是針對夜市常見射飛鏢遊戲,自製簡易模型探討大獎出現機率,作為提醒小朋友勿亂花用零用錢的最佳例證。除了按照飛鏢盤正常數字排列外,我們還試著製作出以順時針方向排列數字的飛鏢盤,以及用不同半徑畫圓,探討圓的大小是否會影響數字總和發生的機率?實際操作後,發現數字以順時針方向固定排列時,出現大獎機率較高,所以市面上常見飛鏢盤上的數字排列有其一定道理。而不同大小的圓,從實驗的結果觀察,似乎不會影響發生的機率,故較大的圓目的在提升命中率。透過實驗的數據,讓小朋友了解到中大獎的機率非常的小,所以應該把錢花在有意義的事上,勿做無謂的浪費。

酷筆

同學間流行使用Pilot 可擦拭魔擦筆,經研究後發現魔擦筆墨水含有感溫粉,會因摩擦\r 生熱而溫度升高至59℃以上時導致墨水顏色消失,在0℃以下時會恢復顏色。而放進冰箱\r 冷凍區就可以恢復筆跡。\r 實驗中,我們用安全又易取得的膠水,加上黃色水彩及紅、藍色感溫粉調和成使用的\r 墨水,最佳比例為黃色膠水:紅色感溫粉:藍色感溫粉=3:1:1。且由筆跡顏色變成黃色\r 可知熱湯可能燙手或燙嘴(44℃以上);當顏色呈現咖啡色,表示容器內的溶液還未退冰(19\r ℃以下),最好等到轉變為墨綠色(20℃以上)時再健康飲用。我們可以利用安全、經濟的\r 冷熱兩用之「酷筆」,畫在不同材質的容器上,以達到提示熱燙、退冰的效果是值得推廣。

「節節」高「生」環境因子對圓葉節節菜生長、生存之影響

本研究探討台灣原生種圓葉節節菜的外觀、形態、環境適應及生存策略,使其資料有\r 更完整的記錄,以提供教學及生活應用,並作為進一步研究的基礎。結果發現:\r 1.改變環境因子可使圓葉節節菜形態有多樣的變化。\r 2.圓葉節節菜適合中性水質,環境耐受度高。\r 3.在生存策略上,溫度的波動應是關鍵的物理因子,在圓葉節節菜發展沉水葉或挺水\r 葉的傾向上扮演重要角色。\r 本研究結果可用來推廣圓葉節節菜在水族造景上的應用,減少引進外來種造成環境的\r 衝擊;而物種族群概況調查、同環境下生存物種間的交互作用等,則為值得延伸研究的方\r 向。

提昇太陽能電池效率的方法

本研究之目的在於想了解如何提高光的能量與太陽能板效率可能的方法。我們利用了鹵素燈、燈泡、LED燈、放大鏡、溫度計、三用電錶、太陽能板等簡單器材,設計一些簡單的實驗。發現利用「放大鏡聚光」或「增加反射」雖可提高太陽光之照度,但當接上太陽能板與LED燈後並沒有提高LED燈之亮度,除非加大放大鏡或反射鏡之體積、然而,我們發現當太能板隨時與太陽光保持垂直時,太陽能板之效率最佳,而且變化更明顯,因此設計出適當減速比之變速箱來追蹤太陽光之光線,使太陽能板隨時與太陽光保持垂直,讓太陽能板之效率提高至最大,尤其北台灣天氣常處在陰天的天候下,可能因太陽光照度不夠,無法完全輸出太陽能板之效率,此時更有需要找出有效地方法,來提昇太陽能板之效率。