物理科

現代的建築物均往上空發展，學校新建教室、公寓、醫院均在數層樓。小兒麻痺症的學生上下樓上教室，老人、病人上下公寓或醫院樓梯非常不便，所以引起我們研究設計一種可以上下樓梯又能在室內（平地）推動的兩用輸椅，解決這些殘疾的人「行」的困難。

我們的研究包括兩部份，第一部份是實地調查訪問。瞭解地震成因、傷害及現有防震方法，並調查坊間各種建築物類型，及常見私自改變建築物結構現象，做為研究的基礎。第二部份為建築物抗震實驗。研究發現：牆面挖空、頂樓加蓋、樓層挑高，建築物會在該處產生弱點，由此斷裂。柱子數量相同下，散開時支撐力較弱。不對稱建築物遇震時會不自然扭轉且易倒。隔震素材恰當，能有效提高耐震力，本實驗以滑軌、彈珠最好。樓頂加裝消能設施亦能減震，但設計極其不易。

本研究利用塑膠投影片、吸管、黏膠等材料，以自製的簡易風洞測試單片翼的升力與水平推力，進而探討不同變因對雙滑管、連結雙支架之翼片爬升力量的影響，成功使用三滑管連結兩組雙支架製成一個能伸展與收縮、有節奏向上爬升的M型毛毛蟲翼片。我們又改變M型毛毛蟲的大小比例，在不同的風速下分別測試其爬升速率，發現毛毛蟲越大隻，其爬升平均速率受風速變化的影響越明顯（爬升速率變化趨勢線斜率越大）。最後我們嘗試增加背腹翼的寬度，以增大翼片面積提高升力，成功做成一隻能伸縮爬升的雙M型(三節式)毛毛蟲。

我們在生活中發現了太陽光照射到物體的時候，物體的受光背面所形成的黑影的長短，與陽光的斜度及物體的高度有密切的闕係。好像所形成的影長短很有規律性的，因此想到我們利用影長是不是可以測量出物體的實高，所以去請教了老師。我們在老師的輔導下做了一個標準竿影盤及各種斜度的燈光盤，開始做了下面幾個實驗。

飲水機的說明中常宣稱磁化水有神奇功效，使我們好奇。我們由實驗室發展出的同步攝影法，與水滴微觀測量法，設計出可精密測量水滴接觸角的儀器，觀察水磁處理後表面張力的改變。在4150Oe 的磁場下，為磁場降低水表面張力的極值。我們發現若要製造一杯高效能的磁化水需要高均勻度、強磁場強度、30秒之磁化時間。磁化水有效時間與水滴角度成正比。磁處理現象是因為水是極性分子，外加磁場下分子排列整齊改變其表面張力。我們將磁化水的特性應用於生活中。電解磁化水可增加43%的反應速率，可用於氫能源之製造。我們用磁化水的特性製作磁化動力船，在一安培的電流下船的前進速率為3cm/min。檢測市售磁化水發現表面張力並無降低，建議可將表面張力列入檢測項目中。

在學習電磁學時，書上有學到磁場的計算，但卻沒有相關實驗，便想自行設計實驗來求得地磁，而在實驗過程中發現，測地磁時可以同時求得磁鐵塊的磁矩和磁極強度，並可進一步驗證兩磁極間的磁力是否符合庫倫定律。

學了理化17章聲音與波動後我們知道聲音的傳播速率在攝氏零度時可行進331公尺，且其速率取決於空氣溫度、溼度以及與當時風速有關，但是，我們不禁要問： (一)聲音速度既然比陸地上任何車輛都快，那麼快的速度，我們如何去測量它呢？ (二)溫度、溼度、風速會影響聲速，那麼，起體的密度(壓力)也會影響風速嗎？ (三)氣體的傳聲速率與介質的分子量大小有何關係？

探討家電用品所產生的低頻電磁波是否對人體造成威脅，經過觀念的澄清後從四個方向來討論。1.將綠豆放置在不同電器用品旁；2.將綠豆放在同一種家電用品旁但是改變家電用品的數量；3.將綠豆放在家電用品旁，但是改變他們之間的距離。以觀察綠豆的發芽及生長情形。4.利用自製的防磁材料，看能不能有效隔離磁場。實驗結果發現磁場越強，綠豆的生長越不盡理想。但是在某個磁場臨界點以下，綠豆的生長將不受影響。自製的防磁材料以烤肉用鋁箔紙、鐵絲籠效果最佳，其中鐵絲籠網目越小，防磁效果越佳。

所有的物質都跟人們一樣喜歡最安穩舒適的休息，表面張力正是水溶液中扮演使水安穩的角色，它的存在能使水面平靜盡可能不被影響。影響表面張力的因素很多，包含溫度、溶液酸鹼性、瓶子的口徑大小、添加不同物質的水溶液都是影響表面張力的原因，意味著會間接影響到整杯水溶液的平靜，故到底各個情況對表面張力的影響為何，將是我們致力想了解的目標。

課堂上介紹到彩虹形成的原理是透過水珠的色散、折射與反射，而我們平時可以看到的虹和霓分別是反射一次與兩次所造成，本研究便欲探討更高階的彩虹。我們開發出電腦模擬程式，由「光線追蹤法」繪出一到十階的彩虹，研究光在水珠內反射次數、光的入射角與總偏向角之關係，發現反射次數越多，入射角要越大才會產生總偏向角的最小極限。此外我們也計算出每一條光線在各階彩虹中的能量，以及各階射出光當中每單位角度的光線數目與每單位角度的能量，結果發現能量最大、光線數目最多及總偏向角最小這三者的方向相同。並由以上數據的分析，成功設計出能呈現第三道彩虹的實驗。推廣研究：電腦模擬圖形中高階彩虹內部反射線所形成的包絡線。