物理科

本次實驗成功製作了二十顆不同重心的骰子以進行不同因素的探討，其中實驗最成功的地方在於我們於2cm*2cm*2cm的骰子投擲結果中取得了兩條R2值很高之線性公式，其中一條公式可以讓我們任意製作出「某個點數機率偏高的骰子」；另一條公式可以讓我們任意製作出現大的機率或是出現小的機率偏高的骰子，且其中一條公式經過「偏移比例」的方式換算能成功的預測出在不同尺寸骰子的重心的偏移對機率的影響。 另外本實驗也嘗試由「控制力量」、「控制角度」和「控制投擲面的方向」三方面來進行研究，不過在本實驗中所得到的數據只能觀察到「控制投擲面的方向」確實會對機率有所影響，但無法觀察到任何線性與規律的存在。

本研究以紋影攝影裝置為實驗工具，拍攝氣流流經物體時其軌跡變化，過程中我們清晰的看見康達效應，證明氣流流經曲面時會改變原行進方向。且發現風源須與圓柱體維持適當距離，方可產生最明顯的康達效應。此外，當氣流流經柱體，其側面夾角小於120°時，所產生的康達效應最不明顯；夾角大於135°時較明顯；流經圓柱體時最明顯，其中當底部直徑大小與氣流範圍相當，康達效應尤其顯著。另外，氣流流經適當曲率的水滴形物體，可順流通過之；而流經不適當曲率的水滴形物體則會產生紊流，不過利用導流板便可改善此問題。最後，我們運用本研究結果，在冷氣機出風口設計了S型曲面導流板，優化氣流流動方式，達到較佳冷房效果。

常常在足球比賽過程中，看見踢定位球時，球在空中劃出弧線後進球得分，實在令人著迷。這美妙的弧線球是如何踢出的呢？本研究係運用所學過「槓桿原理」、「輪軸裝置」等省力原理，自製一臺「足球發射器」，藉由實驗得知足球香蕉球飛行的情形，並印證其中原理。 本次的實驗結果，當鞋面偏角設定為30與45度時，踢中球的第5點（足球正視圖的中心點往右3公分的垂直線及往下3公分的水平線之交點），以及將鞋面偏角設定為30及60度踢中足球的第6點（足球正視圖的中心點往下3公分的點）時，能讓足球產生較大的向左彎曲的情形。期能讓學生能透過更科學、更有效率的方式 來學習踢出「足球香蕉球」，也能體會更多的踢球樂趣喔！

本研究由高壓電和火箭得到靈感，嘗試自製一離子推進器模型。本組亦嘗試以不同金屬針、間距、金屬針種類及銅管長度、數量來觀察其離子推進器推力大小，找出推力最佳的組別和其狀態，並試圖探討高壓離子通路間距不同之電暈性質。實驗後發現，離子引擎推力最佳設計為正極為6.5公分長不鏽鋼針、負極為3.5公分長銅管七根、間距0.3、0.5、0.6公分較佳，推測是由於離子通路反應方式、氧化面光潔程度及極端表面積影響推力變化。亦發現部分金屬針有氧化情形，希望能找出不易氧化的方式。為探討推力與通路電學性質，本研究亦設計一套電路，了解高壓離子通路電阻、電壓、電流關係，並和推力實驗比對。未來我們將探討不同種金屬針離子通路性質。

粉末的類沸騰現象在烹調過程中常會造成許多困擾！本研究發現許多常見的調味料粉末與麵條都會產生類沸騰現象，此現象應列入生活安全教材，提醒大家在烹調過程中，投入調味料的時機是達成安全烹調的關鍵。首先我們使用imageJ對類沸騰現象進行量化數值，在AI浪潮下，借助ChatGPT，我們完成了類沸騰比值的Python程式碼。研究過程中，我們發現溶液酸鹼性及鍋具蓄熱能力都會影響類沸騰現象，藉由此特性我們利用類沸騰現象來推算溶液PH值，自製PH計，相較於廣用試紙，它可以提供數據資料表達溶液酸性程度；同時，利用類沸騰現象跟鍋具的蓄熱能力相關性，對於一些新型複合材料的鍋具，亦可以利用類沸騰現象進行鍋具蓄熱能力的驗證，理解廣告行銷術語的正確性。

「附壁作用」是指流體遇到障礙物（例如氣球），流體會沿著障礙物曲面流動的現象，並產生推往流體方向的作用力(氣球的舞動，2021)。於是採邊想邊實驗邊修改的模式來探究氣流附壁作用。研究結果發現： 一、 氣流經過正角柱體時，會沿其側面流動且其底面邊數愈多愈明顯。 二、 氣流流經直圓柱體時，會分為兩股附壁在兩側運動，到了另一端時再匯集成一股往前進。 三、 氣流經過球體所產生的附壁作用，能使球體穩定飄浮，並帶動球體產生偏移。 四、 氣流會從側面有斜度葉片沙漏型圓柱體的縫隙中流出，且附壁在曲面上形成一直環繞的現象。 將氣流一直環繞的特性運用於日常生活上，或許可設計出便利於生活的科技產品。

您相信三支不到1公克的火柴棒卻能吊掛比它重上千萬倍的水嗎? 本研究先從搜尋資料與實際操作的過程中，了解火柴棒裝置能夠吊掛水瓶，是因為吊掛的水瓶重力作用在火柴棒與桌緣接觸的支點上，而且棉線與橫置的第二根火柴，以及直立斜向的第三根火柴棒形成穩定的支架。 接著分別從火柴棒及棉線兩部分來探討不同變因對火柴棒承載重量的影響；最後再試著使用其他材料代替火柴棒，看看是否能承載更重的水。 研究結果得知：火柴棒的長度，火柴棒與桌子接觸的長度、火柴棒加濕的時間、棉線的長度以及棉線的粗細等，都會增加或減少火柴棒所能承載的重量，而使用其他材料代替火柴棒，也會因其粗細或材質的不同，影響所能承載的重量。

本研究主要探討疏水性較大植物葉片在水中形成的水紋與葉片影子之關聯，探討不同植物、水深高低、光線方位與角度、水紋類型、水紋對光線偏移角度及水紋曲率半徑與影子變化之關聯。透過各種實驗，我們發現能明顯觀察出水紋的植物為主要影響影子變化的因素，因此我們近一步觀察了水生植物的水紋，並發現疏水性為此研究中的關鍵原理。當疏水性植物具有不規則的割痕時，由兩方葉片產生的疏水性水紋會相互交疊，使水紋更加明顯且邊際線較長，進而影響光線折射角度，影子內凹情形最為明顯。我們也計算了水生植物水紋的曲率半徑，但計算結果與實際水紋誤差較大，因此我們推論水紋可能為非線性疊加，導致計算結果與實際水紋不符。

本實驗的目的在探討雙擺在擺動過程中的混沌現象。我們利用EXILIM相機及Tracker軟體為實驗工具，探討下擺在繞圈運動時的條件。結果發現，雙擺在第3次擺動後開始明顯不規則。下擺繞圈現象出現在上擺兩端處，且連續繞圈數多為1-3次。此外當擺重越小，擺長越短或擺角越大時，下擺繞圈數及上擺振幅也較大。當擺重越大時，雙擺總能量快速減少，轉動圈數也較少。而當擺動過程中時，根據鉛直面圓周運動原理，只要下擺能量大於臨界能量(5/2mgR)，即可產生連續繞圈現象。

本實驗主要透過手擺發電裝置探討影響發電效能因素並應用在跑步擺動警示及緊急充電，達到綠能發電、安全防護、緊急求救等功能。 研究中，我們根據線圈、磁鐵、擺動速度等變因進行影響手擺發電的探討，並以三用電表及自製裝置：纏繞裝置、磁力檢測裝置進行檢測。根據實驗，我們發現，線圈纏繞匝數較多，發電功率提升；線徑越細電阻越高；線圈寬度越窄、線圈截面積越大、磁場強度越強、擺動速度越快皆會增加發電功率。我們依據影響發電因素，配合使用條件：體積、長度、重量、擺動方式，製作出跑步擺動發光警示裝置提供夜跑者安全保護，最後經過效能提升及整流穩壓後，成功製作出手機緊急充電裝置。