物理科

實驗發現： [理論部分] 1、電壓越大，引電效果越好，頻率越小。 2、材質方面，引電效果紅銅＞黃銅＞鋁＞石墨＞不鏽鋼。 3、形狀方面，發現空心管引電效果稍優於實心；避雷針引電端角度越小，截面積越大引電效果越好，但截面積有最大極限。 4、避雷針數越多，能把電弧同時分散所有的針上，讓電流變小更安全。 5、溼度大，溫度小，引電效果越好。 [應用部分] 1、以高壓電弧電鍍發現，電鍍時間會縮短但也更容易與空氣中的氧氧化。 2、可發現皮較乾的蔬果，會被電弧打擊成小洞；皮薄汁多的蔬果，會被打成一定區域的凹痕；皮厚汁多的蔬果，會有一定範圍的碳化現象。 3、由電弧顏色發現柑橘科中果皮鈣離子含量大於果肉；而果皮過熟變黑反而讓鈣離子變多。

本研究以實驗方法觀察受聲波激擾的噴流之等溫流場特徵及燃燒火焰行為，探討聲波激擾對噴流的混合特性及燃燒性能之影響。使用熱線風速儀量測聲波激擾引致噴流出口速度振盪的特性；應用流場可視化技術，觀察噴流的流場特徵；藉著量測噴流之側向擴展寬度，比較噴流受聲波激擾之前與之後的混合與擴散特性。最後，丙烷作為噴流的流體，點燃噴流形成燃燒火焰。觀察燃燒火焰的顏色與外觀尺寸變化，探討聲波激擾對燃燒噴流的燃燒性能之改善。結果發現聲波激擾噴流時，藉著「回吸預混」、「渦漩形成、演化、捲入、破碎」與「紊流增強」效應等物理機制，有效提升噴流與週遭空氣的混合與擴散特性，因此，在實際燃燒噴流的工業應用，可以明顯的提升燃燒效率。

通電線圈與永久磁鐵均有NS極，憑此相同磁極的推力可將線圈與磁鐵當成電磁砲。在研究中，我找到一種可以立即得到磁力大小資訊的探索方法――利用推拉力計與量錶測量出線圈內部力量與距離的曲線，得知線圈內部磁力大小的分布。實驗一將永久磁鐵由線圈的單端進入，發現推力與位置關係呈現鐘形，過特定位置後推力降為零。實驗二的永久磁鐵起始放置位置與發射距離關係也印證此結果，放置位置的推力與距離所圍出的面積(代表作功)越大，則發射的距離也越遠。這又引導我增加繞線單位密度，經實驗證實，短線圈確實能產生更大推力。最後在線圈中加入軟磁鐵棒，產生奇特的雙推力高峰現象，也確認能產生更大的推力與距離面積，也就能發射得更遠。

本研究針對不固定的包裝方式下，物體擺放及內容物所占空間及實際體積做一番物理及數學分析探討。企圖進行塑膠減量的方式，以減少包裝時塑膠袋的使用，研究實驗以夾鏈袋及粉筆為實驗材料，並記錄相關的的實驗數據，再以實驗解析方式建立模型，提出相關結果及建議。分析結論如下：由環保塑膠減量的角度思考，塑膠減量時若可以自由選擇裝載物品時，此時根據置入內容物的根數，以四層混合置入及五層混合置入是最好的選擇，且若推廣之日後物品的包裝應用時可以降少塑膠袋的使用，達到節能減碳的環保功能。

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。

我們從 2 個有趣的小實驗出發：就是在嘴巴和蠟燭的中間擺放一個物體，這三者必須等距約為10~15cm且必須在同一條線上；當中間擺放的物體為球體時：火燄很快得被嘴巴吹出的氣流吹滅。如果換成舊形火材盒大小(即長方體)那麼用力吹氣後，火燄不但不會熄滅，而且火燄的燭火也會朝向火材盒這邊。這個有趣的現象，引起我們研究的興趣。我們科展的實驗目的：是將上述會熄滅的想辦法，把他改成繼續燒，而原本不會熄滅的弄成會熄滅。經由邊界條件、改變遮蔽物的外型、表面的粗糙或圓滑、或在中間遮蔽物上挖洞觀察其變化情形、或者乾脆將遮蔽物換掉改成風扇，藉由葉片的轉動來探討有哪些因素是與空氣流動有關，從而得到答案與分析實驗結果。

本研究主要在探討影響圓筒滑翔機飛行距離的因素。我們將影響因素分為環境、操作和本質因素等三方面：為了控制好環境因素，我們選定了室內的多功能教室作為實驗地點。此外，為了避免人為操作的差異，我們以自製的發射器作為實驗工具，以控制發射時的「力道大小」和「發射角度」。針對圓筒滑翔機的本質因素，本研究進行了「內摺次數」、「不同紙質」和「紙張磅數」等實驗。研究結果發現，用影印紙所摺出來的圓筒滑翔機，適合用 200 gw 的力道，並以10度的發射角度進行施放，飛行狀況能較穩定又遠。手邊常見的紙質中，以粉彩紙較適合用來摺圓筒滑翔機。此外，以200磅的西卡紙所摺出來的圓筒滑翔機，其飛行距離會較佳。

本實驗探討密度大於1g/cm3的BB彈於水中上浮之運動情形。本研究利用高速攝影機拍攝，觀察BB彈自由落下進入水面、下沉、停止、轉而上浮過程的變化，改變離水面的下落高度、玻璃水箱的水深等因素，討論不同條件對BB彈上浮的影響，經過實驗討論後，本研究得出BB彈上浮過程會經過三個階段：1.形成完整氣泡(空氣柱)、2.形成斷裂氣泡3.形成殘留氣泡，而且殘留氣泡的半徑要在一定範圍內(介於1.13mm~3.96mm)才會上浮，並發現在距水面高160cm時，BB彈上浮的機率最高。

生活中，常能看見美麗的彩光，除了偶然的巧遇外，藉由光碟、鏡子、防偽貼紙等簡單的材料及適當光源的配合，也能製造出彩光。利用不同顆粒大小的玻璃砂來模擬自然界中的小水滴，能夠產生霧虹及彩虹。布洛肯彩光第三代實驗環境下，證實可以在物距1m，燈距5、7.5、10、20m及物距2m、燈距10m，跟物距5m、燈距20m的條件下，以照相機模擬觀察者的眼睛，可以產生布洛肯彩光。研究結果可以破除人們對於布洛肯彩光的疑惑跟恐懼，使大家更加瞭解光和小水滴，所造成精彩、有趣的現象。 未來在特殊場景、都市美化及光線相關教學或是藝術創作的展現技巧方面，可利用第三代實驗環境方式，利用簡單的器材，就能營造出特別的光線變化，也兼具環保效益。

我們觀察到桐花落下的旋轉情形，設計實驗來分析旋轉的因素。吾以樂高機器人製作發射器，高2.8公尺，進行各種模型落下的實驗，發現： 1. 平面模型落下會亂飄，無法形成旋轉。 2. 利用花瓣彎曲或增加花萼重量(重量為花瓣總重量2倍以上)，讓模型穩定落下，形成氣流壓力差，成為旋轉的動力。 3. 發現花瓣越長，越易旋轉；三角形花瓣也優於長方形。 4. 花瓣俯視為右上左下重疊是順時針方向，左上右下是逆時針方向，我們也用氣流的分力來分析轉動因素。 5. 利用電扇，製作旋轉模擬器，以雷射光與光學感應器來記錄桐花模型旋轉的歷程，分析出3片花瓣的模型不易啟動，但轉動的末速度最快。 我們摘取櫻花、杜鵑花、雞蛋花、小雛菊，也發現它們都有順時針旋轉狀況。