物理科

近幾年溫室效應加劇，天氣越來越熱，為了降低教室溫度我們希望研究出哪種隔熱材料效果最好，我們分別探討不同材質、不同顏色、不同窗戶開法、不同遮蔽物及偏光片對室溫的影響，實驗後發現：1.材質以紙箱效果最好；2.顏色部分最佳防熱顏色為白色及紅色；3.最佳降溫窗戶開法為全鏤空，而綠建築廣為使用的中懸窗反而不是最佳降溫效果的窗戶；4.遮蔽物的部分各項材料效果則相差不大，隔熱磚、黑網、反光材料及保麗龍皆可達到差不多的隔熱效果；5.市面上完全沒有偏光片對隔熱的研究，研究發現，偏光片在隔熱效應部份優於透明塑膠片，在中午太陽直射時溫差甚至有10℃之多，又可調整進入室內的光線量，是很好的隔熱材料。

本實驗欲探討影響驗電瓶金箔帶電張開角度隨著時間閉合速度的因素，設計實驗一到實驗八，結合驗電瓶、自製靜電產生器、組裝Arduino LED燈光源與真空幫浦等，每隔兩分鐘拍照並使用電腦程式tracker分析計算帶電金箔角度的閉合情形，記錄之。 實驗證明，濕度、氣體極性、溫度、氣壓(氣體分子密度)、光線有無、光線頻率與亮度均會影響驗電器金箔的閉合速率，且濕度越大、閉合越快；周圍氣體極性越強、閉合越快；溫度越高、閉合越快；氣壓越大，氣體分子密度越高、閉合越快；照射光線頻率越大、閉合越快；照射光線強度越強、閉合越快。

本研究探討磁鐵在金屬管中落下時，掉落時間（渦電流效應大小）與各項變因間關係。我們發現金屬種類、管徑、管壁厚度、及是否有缺口等因素均會影響鐵掉落時間。接著進行磁鐵在金屬管中的運動理論分析，並建立Z軸運動方程式，再與實驗數據進行比較分析，發現理論與實驗數據可相互驗證。我們又自製「簡易分幣機」，並探討影響「分幣效果」的各項因素。發現分幣效果是依照硬幣成分排列。最後自製製作「腳踏車下坡安全強制減速器原理模型」，並設計「腳踏車下坡強制安全減速器雛形」。並以自製轉速計此測試減速效果。減速器正進行第三代測試中，希望利用簡單器材，製作出環保又實用的「腳踏車下坡強制安全減速器」以減少下坡時產生的意外事故。

本研究在探討影響葉子掉落樣態的因素，以不同條件的紙片模擬自然界的各種葉子，並以不同的擺放方式模擬葉子掉落瞬間可能的角度，將每次實驗過程錄影後，格放錄影畫面進行分析與量測。研究結果發現紙片的長寬比、質量以及擺放方式都會影響紙片掉落的樣態，並能從本研究的結果，推論至真實葉子掉落樣態的預測。

我們發現貝殼旋轉能產生漩渦，進一步探討變因、原因和應用。研究過程中，我們自製漩渦檢測裝置，設計量化漩渦的方法。經過實驗得出下列結論： 1. 貝殼最佳放置方式為「開口在上、逆開口轉、開口不封」。 2. 製造漩渦效果較好的貝殼形狀為「紡錘形、棍棒形、琵琶形和梨形」。 3. 推薦最佳製造漩渦貝殼為「玉女象法螺」！使用3V電壓時推薦使用「黑長香螺」。 4. 推論貝殼容易製造漩渦的原因為：(1)為雙錐造型；(2)外型有螺旋向上紋路；(3)內部有螺旋向上的螺管。 5. 3D列印貝殼模型與中心縱切片都能製造漩渦。因此可人工大量製造與應用，不會有貝殼生態保育問題。 6. 製造漩渦貝殼可應用於「中心縱切片取代螺旋槳、360度打氣機、貝殼旋轉冷靜瓶」。

以往魚缸換水都是將長長的水管裝滿水後，再將雙邊管口塞住後，一端放入抽水魚缸，另一端放入空的盛水槽中。通常這樣子要拿著長且重的管子換水，同時要將水管先完全裝滿水很不方便。本研究依據俄國物理學家Platonov所發明的『自動虹吸球Automatic Siphon Ball』，進行變因的探討研究，製作出一個簡單且排水高度、排水效果較佳的自動虹吸球。研究發現：管長越長、管口徑越小、球直徑越大、管內小孔位置越高、小孔越小、球下孔越小、水溫越高、球體深入越深的水面下，會有很好的汲水效果。如此只要將虹吸球綁上重物丟入水中，自動下沉後便會進行虹吸現象，將魚缸水抽完，十分方便。

實驗中我們發現，光柵板的校準線對於整個實驗有很重要的影響因素，包含校準的底圖線寬、校正距離，底圖太寬或太細都會影響圖形的大小以及可視角，校正距離我們認為比較像焦距，校正距離決定了這張底圖最適合觀賞的距離，另外光柵板的厚薄更影響著這張光柵板適合製作變圖還是3D效果、連續動畫等因素，厚板變圖快、圖數多適合連續動畫與3D；也可以增加底圖的數量，把底圖由雙圖改成五圖，則可以增加圖形的出現數量，更適合製作動畫，我們還發現不同的合圖法可以控制圖形出現的順序。

我們利用鐵屑效應自製檢波器，發現連續性脈衝訊號檢波器(打火槍、電漿球發射器及零電壓諧振軟開關)比非連續性脈衝訊號檢波器(壓電素子)激活率高，在檢波器中以不同直徑大小的鋁球填充時，激活率的表現為：大鋁球＞中鋁球＞小鋁球，而鋁粉無法激活，當小鋁球的重量達5公克時較易激活，而大鋁球、中鋁球則不受影響，但電弧數量多寡對檢波器的激活率無顯著影響。發射器的感應距離，以第四代(ZVS)的效果最佳，可達99公分。以此裝置進行電漿蝕刻，我們可以看出銅蝕刻洞較淺，但顏色較深，而鋁蝕刻洞較深，且顏色較深，鐵蝕刻洞不僅較淺，而顏色也較不明顯，當電漿蝕刻的時間越久或次數越多，會使蝕刻痕越深；放置24小時候，蝕刻顏色會變深。

日本福島核能電廠的地震災變，再次引起人類重視核電安全，採用再生能源發電或許是減少核電使用及降低溫室效應的可行辦法。老師曾給我們觀看一種旋轉裝置少少的力量讓它一直轉動，這使我們想到這個裝置阻力這麼小，如果用在風力發電機上或許是很棒的點子，在家長及老師的帶領下以科學的研究，探討磁浮軸發電機發電效率與風扇，葉片形狀、扇葉數目等等的相關性。主要發現：磁鐵磁力無法任意控制大小，磁鐵間相對位置稍改變就會引起磁力交互作用跳開平衡狀態，必須堅固基座來穩定磁力交互作用; 雙環磁浮軸以磁力取代軸承接觸轉軸，在小風力下也可轉動發電，可以串接多個扇葉磁浮轉軸增加發電的效果。

本研究發現將水加熱一小段時間後會出現溫度與加熱時間會成線性關係，但是當水溫升高至八十幾度後，因水開始大量蒸發，水溫與加熱時間關係圖則開始轉成非線性關係。另依實驗結果發現會影響溫度與加熱時間關係圖(以水為例)的因素有：(1)加熱方式(2)蒸發散失的多寡(3)輻射散失的多寡(4)受熱面積的大小(5)盛裝的材質。最後建議國中教材要進行溫度(變化)與加熱時間關係實驗時，可以在操作步驟中加入少許沙拉油，可以讓實驗結果更符合實驗公式。