物理科

颱風過後，學校好多水塔蓋都不翼而飛，我們幾個同學很驚訝，想進一步探討水塔蓋被吹走的物理原理為何？便進行了一系列實驗探究。首先，尋找出強而穩定的適當風源，最後改良成四小扇前後間距2cm時，因產生類似氣流倍增作用，所以產生較強的風速。實驗發現，愈靠近出風口處的風速愈大，減輕的重量也愈多。 根據伯努利定律，減輕重量是風速差造成壓力差所產生的作用力。蓋子之所以會被吹走，是因為靠近出風口處的風速較大，產生較大的向上作用力，蓋子便先從此處被掀起，一旦蓋子被掀起，風力垂直作用於蓋子的面積就愈大，蓋子就愈容易被吹走。 最後，我們將頂蓋改良成不同的型式，發現邊緣高度為外斜型式的頂蓋，具有很好的避免被強風吹走之效果。

生活中不可或缺的的陽光是由各種色光混合而成的，在光線進入另一個介質時，因各種色光前進的速度不同而產生偏折，當偏折的角度很大或經過兩次以上偏折後，各色光就分道揚鑣啦﹗這也就是我們俗稱的彩虹。天上的彩虹是因為陽光照射小水滴折射又反射產生的。 在偶然的機會發現魚缸邊出現絢麗的彩虹，讓我們對對彩虹產生濃厚的興趣，透過調整彩虹實驗箱遮光﹑水位高低及光源入射角度，還有使用不同色的雷射光的過程中，我們印證了在網路上搜尋到的資料及發現了各種變因對實驗結果的影響，也同時有了改造永安漁港彩虹橋原本夜間照明方式的想法。我們以繪製彩虹橋模型，並進行光線偏折投射的方式，來探討這個想法的可能性。

本實驗在探討不同變因對圓柱體滾動的影響，實驗結果得知，圓柱體內部重量與滾動 快慢沒有絕對關係，而圓柱體內部重量分布位置不同，對滾動的方向、快慢及形式則有 相當影響。重量相同時，重量分布在圓周比分布在軸心的滾得慢，但滾得久，滾得遠。而圓柱體能否滾動與整體重心位置和支點間是否產生力矩有關。若裝入半滿內容物，此時圓柱體是否滾動，則要考慮內容物是否移動，造成整體重心改變和支點是否產生轉動的力矩。裝半滿黏稠液體加入彈珠，會使重心位置緩慢改變，滾動速度也變得極為緩慢，但在坡度角度變大時，內容物則會隨著圓柱體的滾動，呈現翻轉的現象，圓柱體滾動速度也會變快。

我們創造Stanley Generator，並設計實驗和製做量測治具，測量其發電效能，以實驗數據為根本。比較Stanley Generator與傳統發電機之發電效能，竟能提升24倍之多，遠遠超過之前預測的2倍，經過反覆討論與公式研究，終於找出Stanley Generator效能提升的理論依據。

將麥克風放在燒杯裡，遠處的喇叭所發出的聲音，會充滿整個燒杯容器，在裡面迴盪，並且透過麥克風，將聲音回授到擴大機內將聲音放大，再傳到燒杯內的麥克風，又傳回擴大機……，這樣的現象叫做聲音的回授。 經過實驗的證實： 一、 用手蓋住瓶口，回授音即消失，聲音果真充滿容器內。容器越小，回授的聲音頻率越高。 二、 不同距離產生的回授音頻率曲線呈現高低起伏的鋸齒狀。若將鋸齒的高點當波峰，相鄰兩波峰的距離當波長，可以求得聲音在當下溫度時的速度，與理論值誤差很小。 三、 量筒(閉管)內的回授音，因與擴音器的聲源形成兩聲源的聲波干涉現象，量筒內相鄰的兩相近高頻間的距離(波長)，與頻率(或測得頻率的倍數)的乘積會等於聲速。

本研究主要以強化載玻片，避免掉落時斷裂碎片噴濺傷人之實驗為主，利用課堂中包埋昆蟲標本的環氧樹脂，結合觀察實驗常用到的載玻片，進行多層次的包埋。我們調配環氧樹脂，把玻片浸泡後放在透明投影片上，最外層再用資料夾加以固定，一天的時間後即可取出包埋後的成品，進行掉落實驗，自不同高度下推落及滑落，比較經過不同層數包埋的載玻片間強度的變比，亦比較相同的層數下，橫置掉落或直置掉落，載玻片能承受多少次掉落才會斷裂。研究結果顯示，載玻片的強度隨著包埋的層數而增加，推估為撞擊點因素，造成載玻片斷裂之情形。

本實驗利用航太領域的光學影像顯示科技-Color Schlieren來觀測空氣中的流體變化，實驗過程以製作一個能夠看見氣流流動情形的簡易實驗裝置為目標，利用光線通過疏密不同的空氣而產生折射現象差異發展出一個簡單、方便組裝的實驗裝置，最後以Color Schlieren光學顯像技術觀察氣槍噴嘴在操作時噴嘴附近空氣密度變化的情形，發現噴嘴塊狀流為產生極大噪音的來源，並錄音然後繪製頻譜，比較各種自製噴嘴的降噪效果及其塊狀流的消除情形，自製的噴嘴過濾器比較直孔及螺旋孔兩種結構，並改變不同孔數，研究發現直孔效果優於螺旋孔，且孔數越多其降噪效果越明顯。

搭高鐵時，用手機拍攝風景，發現窗外的柱子竟然變成斜的？網路上搜尋，這種現象，被稱為果凍效應。 本研究探討：在高鐵上，手機如何能拍到柱子傾斜？在月台上，拍攝移動的高鐵，觀察車窗變化？可否使用影印機，來模擬捲簾快門？如何推測相機快門的掃描方向？車速是否影響目標物傾斜的角度？光線強弱，是否影響果凍效應的拍攝？ 實驗後發現： 一、在移動的高鐵上，將手機橫向拍攝，可拍到柱子傾斜。 二、在月台上，拍攝移動的高鐵，發現手機橫向拍攝時，車窗會傾斜。 三、可使用影印機，模擬捲簾快門。 四、可利用「自製角度板」或「描點法」來推測相機快門的掃描方向。 五、車速越快，目標物傾斜的角度會越大。 六、光線充足時，才能拍到果凍效應現象。

各式各樣的投石器是最原始的武器之一，傳說阿基米德為了防止羅馬入侵，發明了最早的投石器，而唐宋明時代也為戰爭發展出類似的武器。 阿基米德的投石器，至今仍被人們時常提起，而有趣的投石器是許多小孩的夢想玩具，但當時的投石器到底長什麼樣子，已經沒有人知道，據科學家猜測，應是利用重力與槓桿原理的方式所製作，但要怎麼才能做出好的投石器並精準的命中目標呢?讓我們一起探究其中所蘊含的物理原理，動手設計、實驗，創造出最獨特又精準的投石器，一起來找尋「投石器」的特異之處和它的趣味所在吧！

本實驗為了探討碳膜電阻是否遵守歐姆定律，依加州Clair R.Arakelian在2006年所做的How Temperature Affects Carbon Resistors實驗，發現碳膜電原本應是歐姆式導體，溫度越高，電阻越大，成正比關係，而碳膜電阻卻因溫度越高而電阻遞減，成反比關係，懷疑碳膜電阻和歐姆式導體的差異。 實驗探討R和V的關係，依據歐姆定律:一般金屬與電阻在定溫條件下，電壓和電流成正比，但在高中課程中依照電阻大小有高低電阻法不同的測量方式，理論上，若電阻器電阻遠大於安培計電阻則適用高電阻法，反之遠小於伏特計電阻的電阻器則適合低電阻法。除了測量方法的不同，還有色碼誤差和測量方法的誤差。 發現R、V有遞減關係且比T因素影響更明顯，且測量誤差皆在色碼誤差範圍內。