物理科

主要探討風力發電機扇葉上打洞鏤空是否可提高發電量。如果讓風扇葉面受力不平均可提高轉速，是否可提高發電效益，為了驗證此推論，在扇葉上用不同方式打洞，測試對發電效益的影響。首先自製測試風力發電效益裝置，包含整流器、扇葉裝置、以及測試電力裝置。在初步測試後，利用3D列印扇葉，固定扇葉的樣式。接著探討扇葉形狀、數量、是否打洞、扇葉打洞數量、裝置角度、打洞面積、洞立體樣式、洞距、洞排列方式等，對發電效益的影響。發現扇葉數量為三片，扇葉形狀為橢圓形，裝置角度為80或100度，打3或2個洞，立體樣式為由小到大，洞平均分配打在扇葉上，洞排列方式可以利用右斜向左、左斜向右，且串聯可提高發電效益。

本研究主要為探討光學幽浮的可能成因，我們利用實驗搭配模擬的方式研究，共嘗試了兩個模擬方法與四代的實驗方法。首先模擬出空氣折射率變化層與材料折射率變化層的光線行進路徑模式，再利用實驗直接驗證在材料折射率變化層的結果是正確的，間接驗證在空氣折射率變化層的正確性，也就證明了空氣折射率變化層真的可能造成幽浮現象。其中材料折射率變化層未來有機會應用在光纖轉接頭、隱形斗篷等的設計與製作。

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。

一、今年入選參加全國科展的學校中不乏一向以升學著稱的學校。顯示這些學校的學生從事科學研究的風氣比以往更為普遍。這是學校科學教育進步的表現，令人鼓舞。 二、學生的科展題目比往年更具開放性，顯示同學們對木知的桃戰更為大膽。也因為如此，實臉及結果往往顯得不很完美，雖然如此，學生卻顯示出有更大的思考馳騁的空間。 三、學生的研究作品有傾向於理論及實臉兼顧的趨勢。由於兼顧理論的綠故，在實臉測量的精確上有時不能力求精益求精。 四、國小實臉研究方面在變因的控制上尚有待加強。

參考書上的一題：「質量 M 之光滑半球碗以等速度在光滑水平面上運動，今將一質量 m 的小球輕放於碗底，試求小球第一次滑回碗底時，碗與小球之速度各為何？」其解答過程，視球在碗內為純滑動（因無摩擦力）。今把問題複雜化，設球與碗面間有靜摩擦力，致使球作純滾動時，則所求答案應如何改變？我們先引用高二物理課程中所學過的：靜摩擦、相對運動、力學能守恆、動量守恆、迎面彈性碰撞、圓弧面的純滾動及轉動力學等原理來推演公式，再設計實驗以驗證所推得的公式，最後並試做實驗誤差的分析與討論。

網路看到彰師大的氣浮球實驗，覺得很神奇有趣，便著手進行探討其中原理。經過多次失敗與改進，終於成功利用自製材料做出氣浮裝置。原理探究過程中，先後自製了風力測量裝置、氣壓測量裝置和斜面裝置來進行實驗。原本以為是產生的風力導致有氣浮作用，經實驗驗證發現，產生氣浮作用的真正原因，主要是利用渦輪扇將空氣吸入使得內部氣壓增加，然後氣體由底部逸出形成氣墊造成氣浮。此外，頂面開口口徑影響的進排氣速率、氣浮裝置高度、底部口徑、底部接觸面積等因素，都會影響氣浮作用。最後發現，雖然氣浮裝置自由滑動時有離開接觸面一微小距離，但與動態氣墊間還是有摩擦力存在，而動態氣墊會因氣墊量、密度、流速等不同，而有不同的摩擦係數。

近幾年暖化造成全球均溫提高，水泥叢林讓地表溫度更高，午後聚集大樹下，發現樹蔭下涼風徐徐，空氣從樹冠外圍往樹蔭吹來，思考如何利用熱對流降低地表溫度，設計以下實驗1.探討不同地面物質及不同光源角度吸熱後溫度變化；2.利用太陽能風扇增加空氣流動速度，觀察溫度變化；3.製作不同大小及形狀圓錐，觀察各高度溫度變化；4.將圓錐加上太陽能風扇，觀察各高度溫差，依實驗結果提出概念一太陽能葉片，利用強制對流加速空氣流動速度，達到降低地表溫度效果，概念二探討熱對流發電的可能性，利用不同形狀的錐狀物組合，觀察自然對流及強制對流環境下的溫差，觀察是否能在不加入外部能源的條件下，利用熱對流造成的溫差，達到發電的效果及規模。

今年有一架飛機從松山機場起飛，不久就墜入河中，因而死傷不少。於是我們便進行不同變因的飛機實驗，來驗證飛機在起飛、下降時會受到哪些因素影響。 飛機的機翼是上面凸下面平的；也利用這樣的設計來製作、模擬機翼，並用各種方法來實作，結果機翼真的會上升。 設計各種不同的擋風板貼在機翼上，並且設計飛機滑行的軌道（14m），結果測出了飛機降落滑行時的時間，也就是不同的擋風板，會使飛機下降滑行時受到阻擋而慢下來。

我們提出一套環保導光系統，能有效收集屋外的太陽光，並將收集之太陽光傳遞至屋內，同時證實太陽光可透過導光管的引導，輔助室內照明之利用。本系統分集光與導光兩部分，在集光部份，我們提出二種方法，一、利用裝水的寶特瓶放在導光管上方聚光；二、在廢棄的碟形天線貼上鏡子，加上放大鏡聚光，可以大幅提升入射光的強度達24倍之多。在導光部分，我們提出實心導光管光纖及空心導光管L型、S型導光結構建置，空心導光管內鋪設鋁箔貼紙、烤肉用鋁箔的反光材質，並在轉彎處貼附鏡子或反光片就可大幅提升導光效果。台灣日照率高，我們利用生活中的環保材質將取之不盡用之不竭的『陽光』導入室內，為全球暖化問題盡一份力量，達到節能減碳之目的。

我們利用影響水中溶氧量的主要原因有：溫度、壓力及液體的亂度。因而自製一台增加壓力、減少水亂度的『高溶氧機』。高溶氧機的製造方式，是利用抽水馬達在抽水的過程中，我們在馬達前方的水管上加裝了一支氣體流量計，利用氣體流量計的進氣口吸入少量氣體經壓力瓶的加壓及減壓閥的釋壓使氣體擴散之後，即可得直徑小於0.5 mm之細微氣泡，其氣泡相當細膩的在水中均勻擴散後使得水變成牛奶般的雪白。而加裝氣體流量計的用意除此之外，還可調整進入的氣體量，以達到最高的溶氧效果。此高溶氧機由於摒棄傳統以空壓機打入空氣之方法，不但減少設備的佔地面積，在管理及維護上也相當的方便，且其所產生出來的微小氣泡更能均勻的分布在水中，也就因為它的氣泡非常的微小且均勻，因此使得它在水中的停滯時間長達十多分鐘以上。總而言之，高溶氧機的優點有：一、省電省金錢：傳統打水車三分地需就用到四台打水車，而高溶氧機只要一台就搞定它。二、水中溶氧大大提高：養殖池溶氧量增加一倍，與打水車相較溶氧量增加約 100%~200%。三、節省能源：超級微小氣泡，在池底多停留 20min，可增長溶氧時間，節省大量電費。四、安全可靠：以水的流速吸入空氣，所以壓力不會超過最大出水壓力，沒有爆裂的危險。五、增加漁獲量：適合魚蝦養殖的底棲息性，避免害菌滋生、活化水資源、減少魚蝦得病率、大大降低魚蝦之死亡率，因而提高漁民的漁獲量。