全國中小學科展

物理科

熱情如火的熱傳導

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。

風磁變色【磁力輔助垂直式風力發電的可行性初探】

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。

破解反重力懸浮術-運用力的平衡對抗重力

從YouTube上《【Fun科學】反重力懸浮術》引發研究動機,加上所學的知識,利用冰棒棍、縫衣細線、熱熔膠為材料,探討正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡的規律。 從實驗得知: (一)裝置要達到平衡,外側平衡線的點與中心軸線延長的點連線必須形成一個面,最小的面是三角形;而與上架中心軸同側的2條外側平衡線,形成的三角形,裝置不會平衡。 (二)裝置平衡時,中心軸線延長點一定在正多邊形上架/下架的重心點。 (三)裝置的中心軸L夾角110°的兩邊長度不會影響裝置平衡。 (四)正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡時,2條外側平衡線與中心軸線延長的點形成一個「有規律」等腰三角形的面,公式為360°÷正多邊形邊長數=等腰三角形的頂角=正多邊形重心角。

絲路之旅

採集的原始蜘蛛絲在拉伸過程中,其拉力強度並非保持一定,而是在剛開始的時候達到最大值,之後就快速的下降,直到後段才逐漸呈現穩定的拉力,而表現的特色主要是延展性,只有達到高應變情況下,才轉變成為以彈性特色為主,但超過24.5%應變之後,絲線就開始被破壞。將絲線經過加熱或溶劑浸泡處理,將降低延展性及增加彈性特徵,且於低應變時就會表現出來,但同時也可能會將破壞點降至較低應變量。蜘蛛原絲或經過處理的絲線,最高的彈性量約在7.5~12%範圍。

「打手機鄒(Taso ci cou)的智慧」-探討鄒族手持趕鳥器之力學聲學及實際效能分析

本研究主要目的為探討鄒族手持趕鳥器之力學、聲學及實際效能。我們發現鄒族趕鳥器為省時費力機械,手持位置須遠離支點,製作最佳材料為桂竹>綠竹>麻竹,一節竹子長度越長可以打擊出較大響度聲響,寬度為6.5cm為最佳製作趕鳥器的寬度,竹節個數以二個為最佳的製作個數,新鮮的竹節製作出器響度和頻率較高的趕鳥器,但竹子放置乾燥後聲音會變清脆,反而可以出現除了基頻以外多個明顯的泛音,也非常適合作為打擊樂器素材,我們實際將音頻錄製後,置於小米飼料旁,發現響度高的鄒族趕鳥器音頻前四天可以有效降低鳥害,但鳥仍有耐受性,故每一支趕鳥器均有其價值,值得保存此珍貴祖先手工智慧。

東引卡蹓骨牌風景

在這個研究中,我們想瞭解重力及骨牌間距對骨牌倒下速度的影響。為了減少變因,做坡度變化時統一使用相同木板放置骨牌。在做了間格、上下坡、錯位、改變轉彎半徑實驗後,我們由實驗得出的結論來完成數個東引的骨牌圖案。

用白努利定律分析影響風力發電的因素

我們先開發有風罩的風力發電機,已証明風罩能提升或降低發電電壓,讓我們對其中的物理原理更有學習興趣。風力發電機要迎風才能有最大的發電效率,由牛頓定律和白努利定律解釋尾翼如何讓風力發電機迎風。白努利定律解釋了為什麼風罩截面積愈大發電效率更高,而康達效應告訴我們發電機的位置也是重要關鍵。

看誰「ㄍㄧㄣ 」得久~探討冰和冰棒棍的表面效應與外界環境因素的影響

水有三態變化,液態、氣態及固態。平常我們常食用的冰品會因為溫度升高而溶化,由固體轉變為液體,難道只有溫度會影響冰的溶化及掉落嗎?還是有什麼不同的因素會影響冰的溶化及掉落呢?因此本研究設計了不同的實驗,來探討冰在各種不同的變因之下(冰棒棍刻紋、原料溶液、濃度、風速、風溫、水溫、容器中、冷劑添加物等)觀察冰的溶化及掉落情形。

「看我的吸星大法」-運用虹吸鐘於發電之探討

虹吸鐘裝置常被運用於魚菜共生系統中,本研究將它結合發電模組,發展新型態小型水力發電的雛形,以下是本研究主要的發現:(1)虹吸鐘裝置之循環可概分為注水、排氣、虹吸及注氣四個階段。(2)適當的注水速度、略大的虹吸鐘與虹吸管的間隙以及方向垂直的2公分內徑虹吸管較易產生穩定的虹吸現象。(3)加裝注氣管能有效解決注氣階段無法停止的問題。(4)空氣室高度愈高、虹吸裝置高度愈低、虹吸管愈長可增強虹吸階現象排水沖力。(5)使用5片扇葉以及適度彎曲的水輪有利提升發電效益。(6)使用虹吸鐘產生虹吸現象,可推動較大發電設備,提升發電成效,最後我們建議可以運用虹吸鐘發電於如下圖之降雨或小溝渠等小水源之情境中,增加能源取得方式的多樣性。

有趣的果凍效應

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。