全國中小學科展

物理科

中點魔法師

本研究以自創水上實驗觀察迴紋針被吸入載流線圈後的運動行為與最後停止位置,並實際以二種自製測量裝置測出螺絲在線圈中各處受力大小。經實驗證實迴紋針被吸入載流線圈後會停在線圈中點,而我們也成功地量出螺絲在線圈兩端的受力較大,且螺絲受力以非線性關係隨位置遞減,愈靠近線圈中點位置受力愈小而在線圈正中央處不受力,且受力方向是指向線圈中點位置,因此可推論迴紋針被吸入載流線圈後停在中點的原因是磁力的作用所造成。

漩渦-氣旋模擬研究

自古大氣和海洋就與人類生活息息相關,大氣及海洋都屬自然界的流體,循著\r 流體力學規律運動,但大氣及海洋不同於一般流體的是它存在於地球自轉背景的環\r 境,故本次科展,我們著重於討論流體在重力場環境、與科氏力作用下之動力學。\r 本實驗運用旋轉水槽以及適當的類比條件產生一渦漩流場,產生類似於自然界\r 中的颱風流場,並比較以攪拌方式及吸取方式產生漩渦的不同特性。經不斷實驗我\r 們決定採用吸取方式產生單一漩渦,待吸取停止後針對各外在環境因素分析比較渦\r 的發展,試探究各外在因素對漩渦發展影響。\r 實驗方式藉由注入染料方式記錄流場三維立體特性且運用攝影機拍攝完整漩渦\r 生成及發展過程,以求出運動軌跡。

東搖西擺

時間的測量,老師教大家作單擺測試,最後終結是單擺具有等時性,在鉛垂平面內的振盪運動具有規律性週期。平面單擺當振幅夠小時,擺的振盪可近似「簡諧運動」,此時振盪週期與振幅無關。但如是否受磁場改變、科氏力、擺線材質即不規則擺錘之影響。此外還有些特殊的單擺,如Y 型擺、平行擺,其中Y 型擺之擺長的相互比率對其週期和軌跡的影響。而平行擺方面則探討擺長、擺重、擺角對軌跡及週期的影響,並研究分析誤差發生的原因,以求取得最接近真實的數據。

回來吧!我的飛牌!

撲克牌的飛牌原理是利用作用力施力於撲克牌上,使撲克牌沿作用力的方向產生移動,且在移動的過程撲克牌本身必須產生自我旋轉,如此撲克牌才能穩定的飛行。以橡皮筋拉力產生作用力於撲克牌上,使撲克牌產生飛行的情況下,施力角度有一定的範圍,太小或過大都會使撲克牌無法穩定飛行;適當的阻擋點,可以使撲克牌產生不同的發射旋轉中心,改變撲克牌的飛行速度與飛行角度;橡皮筋拉力愈大,飛行速度愈快,飛行角度偏移愈小;撲克牌重量愈重,飛行速度愈慢,飛行角度偏移愈大。發射仰角愈大,撲克牌飛行距離會從愈來愈遠而反轉飛回愈接近的發射撲克牌的位置;同時考慮飛行速度、發射仰角、傾斜角與旋轉角,才有機會使撲克牌飛回接近發射點。

色視差眼鏡的3D影像成像原理

為什麼色視差眼鏡能將平面圖案變立體,因鏡片為穿透型光柵,光束射入鏡片時,會在紙箱上形成多個等距的干涉點,其中以m=+1最亮,為主要影像,其他較弱的光點會形成數個鬼影。當轉動180度時會得到另一個鏡像,因此左右眼會看到相同影像卻在不同的水平位置,而造成3D效應。以紅、綠、藍光雷射射入鏡片時,以紅光的m=+1點偏移最多,綠光次之、藍光最少,因此來自電腦螢幕的光,不論前景或背景光,單色或混色光,都會由個別的單色光獨立繞射偏折後,混合出各種效果。因此才有不同背景時,繞射後最突出顏色不同。同一種顏色的線條在不同背景色下,會繞射出不同顏色的線條。這些複雜的顏色變化都可以顏色位移模型說明,約90%的準確度。

古老的大鐘~「擺」的研究

0

「嗶─嗶─嗶─」山觱仔來了!

俗稱「嗶嗶草」的山觱仔,是阿公阿嬤、爸爸媽媽的兒時玩具,清明時節正是全家大小掃墓時的最佳伴奏,究竟這些「嗶嗶草」喜歡住在哪些地方、不同的長短與吹奏方法又和聲音的音高有什麼關係呢?透過實地觀察、訪問長輩及一連串研究的方法,我們與「嗶嗶草」及長輩們的距離似乎又更進一步了呢!

風兒圓舞曲---風力環轉動之研究

本研究在探討影響風力環轉動的因素有哪些,我們發現影響因素有:(1)風力環紙盤內翻摺紙面方向、數量、角度和形狀、翻摺線與圓心距離、紙盤外形。(2)出風管口與紙面的距離。(3)竹籤插入紙盤的深度。要製作一個轉動效果好的風力環,紙盤外形以圓形為主,其紙面要向內翻摺,紙面翻摺線與圓心要有角度。紙面翻摺形狀以直角三角形B的旋轉效果佳,其翻摺線與圓心距離為1.7 cm的轉速最快。出風管口與紙面的距離為1.5 cm及竹籤插入紙盤的深度為3.5 cm者,能讓風力環的旋轉的穩定性更好。透過彩繪可以將風力環變得更美麗,也能做為趣味競賽的活動呢!

混出美麗新視界

本研究主要透過光的三原色(紅色、綠色、藍色)來分析顏料顏色。首先將紅、綠及藍三色發光二極體的光經過障礙物,觀察到光的三原色及顏料三原色(洋紅色、青色、黃色)的混合現象與關聯,藉此建立以光的三原色來分析顏料顏色的技術,並做為原色示範教學。其次,以混色色卡為樣品,量測紅、綠、藍光之反射功率,並利用光的三原色比重將顏料顏色用數值表示,也就是量化。最後,從顏料三原色量到的紅、綠、藍光之反射率,可模擬出不同比例顏色混合下的紅、綠、藍原色比重,與實驗相符,以此方法可以獲得某一顏料顏色的洋紅色、青色、黃色原色組成比例。基於此研究,我們提出顏色混合比例分析儀的構想,並驗證便宜的光敏電阻可做為此構想的量測工具。

動畫卡的秘密-光柵圖卡原理的探究

得到動畫卡的時候,發現只要轉動卡片或移動上方條紋板時,卡片中的畫像竟然可以產生動作或是變化。我們開始進行研究,經過實驗後,我們瞭解了幾個現象: 一、圖像變化效果是由二種主要的裝置所構成,上方的裝置是由透明凹凸板或由條紋透明板所組成,產生一種光柵,使下方的底圖呈現出某一部份。 二、立體圖卡圖像變化的數量通常是三個,平面圖卡則可以是二個、三個、四個或以上。 三、底圖的設計在使用上有許多要注意的地方,例如條紋透明板透明效果的設定、多個底圖的合成以及位置計算。 四、我們可以用平面圖卡的設計來進行模擬立體圖卡,產生類似的效果。應用這個原理可以創造出許多特效,如印製密碼文字或閃動圖像以趕走鳥類或吸引眼光。