物理科

本研究是探討行進中的車子遇到風時所產生的水平空氣阻力與抬升力。實驗過程所拍攝的影片使用Avidemux免費軟體擷取和照片使用Xview免費軟體縮圖。我們使用米箱自製風洞並使用二氧化錳加雙氧水製造煙霧，來觀察製造的直流風。我們採用迎風面30度、車尾30度的模型跑車，車前端高度2cm、車末端高度3cm的車體，使用電子秤測量出車子行進的水平空氣阻力和抬升力。我們發現2cm寬、與水平面向上夾60度角的珍珠板最能擾動氣流，防止模型跑車因白努力現象造成升抬現象，也使因車後方因無風區所造成的吸力減少阻力，讓車子的行駛暨快速又安全。

電解質水溶液導電(解離說)及金屬導電性質（歐姆定律）都是科學的基本知識與概念，本研究藉由一部電影的趣味情節「尿液導線」發想，將兩者相互結合，以「電解質水溶液」作為基本電路導線，設計實驗進行導電性質之探討，研究結果發現：驅動液體導線導電的電壓有最小值，液體導線的導電性質明顯具有「依數性質」濃度越小的液體導線與「歐姆式電阻」相似，當溫度及濃度越大時，則導電性質越趨穩定，且導電離子的移動與「重力作用」及「液體運動狀態」無明顯相關，導電性質與「溫度」、「截面積」及「濃度」有正相關、而與「長度」有負相關的關係，此外；研究者依據實驗結果設計一項「液體導線」的科學遊戲，提供簡易操作及演示分享。

為了減輕水泥塊的重量，我們找了六種輕隔間（又稱中空樓板），傳導實驗中，保麗龍球25的傳導效果最佳。物體大小的影響比較中，保麗龍球12的各種效果比保麗龍球25好。在不同體積測試，保麗龍球25的體積最大，無添加的體積最小。隔音實驗乒乓球12的效果最佳。熱輻射實驗以市售的效果最佳。耐震度實驗乒乓球12的效果最佳。多層方格測試果實25的各種效果比果實30好。耐熱測試保麗龍球12的效果最佳。回溫測試果實30的回溫效果最佳。乾燥實驗保麗龍球12的乾燥效果最佳。升溫實驗，無添加的效果最佳。碎裂實驗，乒乓球12最不容易碎裂。反潮實驗，果實25反潮效果最佳。從實驗中可知，6種水泥輕隔間有好也有壞，無添加的缺點仍然很多，期待今後的研究。

我們藉由紅光雷射通過石墨懸濁液的透光率變化，探討沉澱過程中濃度和時間的關係。我們首先測量紅光雷射通過不同配製濃度石墨懸濁液的透光率，建立「透光率-標定濃度」對照表。接著，我們測定雷射長時間(12小時以上)通過石墨懸濁液的透光率變化，發現其濃度變化率隨沉澱遽減，並在標定濃度0.04~0.06kg/m3達近似穩定態。理論部分，我們藉由史托克定律建立不考慮擴散效應的沉澱模型，與實驗結果對照，分析擴散效應對於沉澱的影響。我們推斷3微米以上的粒子擴散效應不明顯，而0.6微米以下粒子的擴散與重力造成的運動達成近似平衡。同時我們比較了石墨粉末在食鹽水中沉澱的特徵，探討介質對粒子沉澱的影響。

我們作了將DVD和CD置於玻璃片上及各自相向重疊時的摩擦係數，由靜摩擦係數比較發現未燒錄前CD較DVD光滑。燒錄資料越多，光碟的靜摩擦係數幾乎都變大，但DVD燒錄後比燒錄前靜摩擦係數變小，CD則是燒錄後靜摩擦係數變大，推測是由於分子間作用力及光碟燒錄後造成坑洞口之間碰觸兩項因素所造成。

為了能簡單利用聲能，所以利用亥姆赫茲共振的方式，對原理及應用進行探討，目的是用來找出共振空腔的頻率，並找出旋轉器的共振範圍，使其轉動而產生電流。 亥姆赫茲共振原理驗證： 1、有無瓶頸不影響公式頻率，但將無瓶頸空腔當作極短瓶頸去計算，真實頻率與公式頻率相近，但會影響公式趨勢的變化。 2、瓶頸越長、截面積越小及空腔體積越大其頻率越低，但材質與空腔外型會影響公式頻率的準確率。 亥姆赫茲共振應用： 1、空腔頻率越低，材質越硬，外型越流線越利於轉速，且共振不只在單一頻率，在一定範圍都可轉動，材質越硬，驅動頻率範圍越大。 2、聲量分貝越大，轉速越快，但線圈來不及磁化，電流反而越小。 3、裝置可吸收一定的環境聲能。

問卷調查結果：有近八成的老師或學生都認為細鐵絲可以傳熱比較快、比較遠，且持續加熱，熱量會不停的往更遠地方傳遞。但，我們利用創發的「熱傳導檢測儀」實驗證明：一、加熱同樣的時間長，粗鐵絲熱傳導速度較快，熱傳遞的距離也較遠；二、不管鐵絲的粗細，不管加熱多久，熱傳遞的距離是有限度的：三、離火源同一位置的鐵絲溫度也是有限度，不會因持續加溫而再增溫。

我們偶然觀察到水族箱的幫浦設施，發現氣泡在水中上升的軌跡飄浮不定， 又一次在浮力的實驗中，觀察到密度大於水的溶液中物質上升速率比起水慢，我 們推論出是黏滯性造成的影響，我們進一步選用水、甘油、膠水這三種黏滯性差 異大的溶液，以及改變甘油濃度，再設計出夠長的壓克力管，觀察氣體、固體在 三種溶液中行進的差異，在實驗及影片分析後推論出結論，當溶液黏滯力小時泡 泡在溶液中的行徑較不穩定，當溶液黏滯力大時泡泡在溶液中的行徑較穩定，因 此我們就利用其軌跡、氣泡外型、偏移角度的變化，定義溶液的黏滯性範圍。另 外在實驗中發現影響泡泡速率的因素有太多，黏滯力與速率之間不會出現線性的 關係，因此不做深入探討。

我們想到磁力在生活中無時無刻存在的，那結合風力發電，會如何呢？所以組成了研究小組，展開這次實驗活動。 研究顯示：(1)串連磁鐵數、磁鐵-鐵片接觸面積與磁吸拉力都呈正相關性。(2)磁鐵面對面角度、間距與相斥絕對走角都呈負相關性。(3)正轉走角與轉盤切角近正相關；反轉走角與轉盤切角近負相關性。(4)磁鐵與轉盤切角在30~70度間，正轉/反轉走角比值 > 1，最大比值為1.55。(5)在內外磁鐵比值數為8/4、4/8、8/8時，會突破cogging現象獲得1/2圈。(6)第一代新式風磁發電機，磁鐵間距6.3cm，協助增加78％發電量。 (7) 第二代新式風磁發電機經過直流風洞場實驗，磁鐵間距5.5cm，協助增加70％發電量。(8)攝影求出轉速證明磁力協助風力發電的確是有效，風推轉速越大cogging就越小。

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。