物理科

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。

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。

傳統的過濾器(如濾網、濾紙)是留下較大的物體而讓較小的顆粒通過孔隙，但液體薄膜(如皂膜)卻是相反的過濾機制，它允許大顆粒通過而保留住小顆粒且液膜在顆粒穿透後會有自我修復的特性。本研究以保麗龍球對皂膜的穿透實驗來探討球體大小、皂膜半徑、球體掉落距離、皂膜調配比例等因素對皂膜過濾機制的影響，並確認皂膜對顆粒分離｢通過與保留」的選擇，取決於球體落下能量與液膜拉伸的表面能之轉換有著密切關係。

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。

本研究主要是利用鐵磁流體作為顯現磁力線的工具，希望能對各種磁力特性深入瞭解。研究發現：鐵磁流體感應磁力產生錐狀凸起之特性較鐵粉更易量化分析磁力變化現象。若是磁力線方向和鐵磁流體表面垂直時會看到產生錐狀凸起現象；磁力越強，則錐狀凸起現象會越密、越短。若是磁力線方向和鐵磁流體表面平行時，則看不出錐狀凸起，但可以從鐵磁流體分布範圍推測，越集中但厚度不高則代表磁力越強。研究中也發現磁鐵加鐵片時，磁力線最密集的位置移到磁鐵和鐵片接縫處，此處磁力明顯增強。而通電線圈中間插入鐵棒形成電磁鐵，鐵棒端點磁吸力增強的原理和磁鐵加鐵片後磁力增強的原理相似。鐵磁流體錐狀凸起在距離磁鐵越近時會越短越細，排列也越密集。

我們使用可再次回收利用的環保材料，用電磁感應的原理和銣硼強力磁鐵設計成小型的發電機，並且將這個小型發電機放在洗手台和排水口出口的地方，讓水流帶動發電機來再次利用水流而不會浪費。我們先比較了線圈粗細、圈數、長短、層數的磁力哪個比較好，發現圈數最為重要，因此選擇直徑0.2mm的線圈，可以纏得圈數最多；再接著比較200圈、400圈、600圈和800圈的電壓、電流，發現600圈效率最高，並發現600×8的線圈設計，最高可產生2.3伏特的電壓；最後我們使用了不同片數、角度的扇葉，以及不同高度的水流位置，找出最有效的發電方式，希望以體積小、效率高的優點，將來能使用在各個排水口的環保發電能源。

本研究主要是利用鐵磁流體作為顯現磁力線的工具，希望能對各種磁力特性深入瞭解。研究發現：鐵磁流體感應磁力產生錐狀凸起之特性較鐵粉更易量化分析磁力變化現象。若是磁力線方向和鐵磁流體表面垂直時會看到產生錐狀凸起現象；磁力越強，則錐狀凸起現象會越密、越短。若是磁力線方向和鐵磁流體表面平行時，則看不出錐狀凸起，但可以從鐵磁流體分布範圍推測，越集中但厚度不高則代表磁力越強。研究中也發現磁鐵加鐵片時，磁力線最密集的位置移到磁鐵和鐵片接縫處，此處磁力明顯增強。而通電線圈中間插入鐵棒形成電磁鐵，鐵棒端點磁吸力增強的原理和磁鐵加鐵片後磁力增強的原理相似。鐵磁流體錐狀凸起在距離磁鐵越近時會越短越細，排列也越密集。

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。

為了發現達文西橋的秘密，本研究嘗試採用不同材質棍子、不同搭橋方式來研究達文西橋承重力與形抗結構。經實驗後發現：（1）與木棍相比下，竹棍的韌性和彈力較好且更紮實，具有較大的承重力，其中，尺寸0.5*0.5*20竹棍的承重力最大；（2）橋體層數越多，越接近拱形，其承重量越大，但三層以上的橋體角度太大，容易崩塌，因此兩層的達文西橋為最佳；（3）竹棍間的實際接觸面積愈大、支點愈多時，摩擦力就愈大，橋體將會愈穩固，如直橫交錯鋪滿的橋體；（4）地面材質的摩擦力太大或太小皆不適合搭建達文西橋。因此，使用較多棍子搭橋不一定好，並且需要考慮棍子材質、搭橋方式，以及地面材質的影響，才能搭出穩固、承重力大、形變率小的達文西橋。

吐良是少數使用大量泛音演奏的樂器，根據頻率與開管基音或閉管基音的比值，可以準確的預測聲音是在長管或短管邊振動。實驗者先以泛音公式計算頻率預測值，並以阻塞棒進行檢核，正確率達到100﹪。 按壓指法分為4種分別為全閉指法、全開指法、長開指法及短開指法，不同指法選擇短管或長管，閉管或開管的泛音。例如全閉指法所吹出的音會出現在長管閉管泛音及短管閉管泛音中。同一指法中控制吹氣氣流速度可吹出不同音高的泛音，吹氣越急音高越高。任何管長的聲音都出現在預測值直線上或其附近。短管的長度變化對長管的閉管基音和開管基音影響很小，但短管的長度變化對短管的閉管基音和開管基音有顯著的影響。