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物理科

水中舞者

本實驗將小型塑膠圓片置於水中以不同角度釋放,模擬落下樹葉在空氣中的左右擺動情形,藉由分析影片得到小型塑膠片的位置、速度、角度、角加速度等物理量,觀察後提出了「分流點」的假設,並結合白努力方程解釋塑膠片的規律性運動。

磁力懸浮法測量液體密度之研究

國中理化有水的體積對應溫度的圖形,若將其轉換成密度對應溫度的圖形應該是如圖所示。若要繪出正確的實驗結果,密度至少需測量至104g/ml的等級,而且要有恆溫的加熱冷卻系統。在不斷實驗改良下,我與同學們共同發展出一套磁力懸浮系統來測量液體密度,其實驗結果已初步達到預設的目標,以下是整個研究及測量的過程。

波動實驗裝置的改進及自製

在國中物理課本的第三冊第十五章第一、二節波動的現象和性質裏,課本內所用水波槽的裝置是投影在桌面上,效果欠佳,想改用配合投影機,投影在銀幕上是否更加清楚,在教學上亦能讓多數學生同時看到,以便增進學習效果。有些實驗例如干涉作用,總是做不到預期的結果。同時希望能更探入地研究波動的其他特性,以作為自我進修及增進教學上的效果。

機翼浮力的研究

我們對飛機的機型、機種、功用或遙控飛機都非常有興趣,下課常在一起研究飛機,並且常到有飛機類書的書局尋找我們想得到的答案,對書上的幾個問題想用實驗找答案即觀測風洞中葉片浮力情形。 問題一:對遙控飛機入門這本書的P23,提到「由於翼的迎角加大,揚力和阻力也會增加,但是,迎角在某一角度,使揚力達到頂點,超過這個角度,揚力又開始減少。」對飛機迎角幾度時浮力最大,超過幾度則浮力減少? 問題二:對航空這本書的P114,圖片顯示727客機在起飛和降落時,機翼的前後緣襟翼都會降下,增加機翼的弧度,究竟增加機翼的弧度和浮力有什麼關係? 問題三:對航空世界這本書的P61、84翼剖面的進步,對翼剖面形狀不同所產生的浮力又怎樣呢?

爆米花屠龍記

人類為了方便製造出可以當作填充物的保麗龍,但這一項發明卻變成生活中普遍使用的東西,但如果每個人一年用一次,哇!那數量可真是驚人。我們為了找到可以取代保麗龍這種千年都分解不掉的大垃圾,於是我們決定把外型長的很像保麗龍的爆米花拿來跟保麗龍做比較,經過了22 個實驗,發現爆米花有19 項都能達到跟保麗龍功能一樣好的標準,甚至有過之而無不及。如此一來,不但可以減少保麗龍的使用量,爆米花更是容易分解、易再生的天然材質,百利而無一害。

腔體共振之探討

本實驗用音頻分析軟體測定容器共振頻率,探討各變因對腔體共振的影響。同時,我們將探討不同形狀容器所符合的共振理論(駐波理論、腔體共振理論),並對現有理論進行修正。

穿梭中的線條-揭開魯伯特淚滴的奧秘

這是一個令人驚豔的科學探索之旅!連名字-「魯伯特王子的水滴」、「荷蘭的淚滴」-都含帶著詩意。無意間從書上得到的靈感,激起我們對燒玻璃的熱情,絕對不是"玩火",事實上非常安全!紅熱的玻璃突然接觸冷水,九成九一定碎裂!但"水滴玻璃"是在高溫熔融下滴入水中形成,敲擊"頭部"堅硬異常,可是只要"輕輕"折斷"尾部",瞬間會爆裂開變成粉末。嘗試以家用噴燈取代昂貴的熔爐,即使初開始有著極高的失敗率,但現在大家可以複製我們的驚奇!深入探討在偏光下呈現的光彈性效應、連拍落入水中的一刻所進行"甩尾"、"拉絲"、"爆裂過程"以及形成"氣泡"之謎,提出說明為何在水中生成的條件較為嚴苛。最後,請您立刻DIY!Trust me,You can make it.

非高斯型擴散

將水加入溶液上方,將造成溶質向上擴散,這期間造成濃度和濃度梯度的變化。我們使用簡易的實驗儀器,利用高中物理所學的折射定律,將實驗結果推算出不同時間各位置的濃度和梯度變化。一般書上所寫,大多假設濃度梯度成鐘型曲線分佈的簡單模型來描述擴散過程,但只能用在擴散係數為定值的情況,從實驗或參考資料顯示,擴散係數會隨濃度而變,書上的模型雖簡單,只適在極稀濃度溶液。溶液的濃度大小直接影響到溶質的擴散行為,因此擴散現象經常呈現非高斯之分佈,我們捨棄簡單的理論假設,以我們自己設計的實驗來分析溶液在較高濃度時的「非高斯型擴散」,直接測量並計算不同濃度下的擴散速率、擴散係數。並比較分子水溶液、強電解質、弱電解質的差異,並討論簡單模型可能的缺失。研究分子擴散行為的理論未完全建立,所以擴散目前屬於半實驗的科學,此實驗設計與分析方式可提供作為擴散理論發展的參考。

顏色與溫度的關係

(一)奇怪!一到冬天,整個學校的顏色都變了,樹葉枯黃,草皮也枯乾,連我們穿的衣服都變成黑色、深藍色,為什麼不穿活潑可愛的顏色,能夠更顯示我們小朋友的朝氣呢?(二)一到夏天,小朋友朝會,又是白茫茫的一片,全部是白上衣,加上太陽光一照,哎!眼睛真受不了,如果改變一下,不是可使我們的眼睛更舒服嗎?(三)由以上兩個原因使我想到是不是顏色和溫度(吸熱、放熱)有關,為了想了解這個問題,引起我對這問題的興趣。

潮汐來電

雖然由水壓公式,可以由水位,計算底部的水壓,但是我們經由實驗,以針筒製作活塞,以及減重法方式來測量水壓,成功地直接量測到不同水位時,底部的壓力。由截面積不同的活塞水壓量測實驗,證明壓力與水位為線性關係,分析實驗數據證明,相同水位,有相同壓力,但是底部承受總壓力與受壓面積成正比。經由實驗證明,水壓並無方向性,垂直向下及轉彎橫向所測得壓力,結果幾乎相同。 依照我們的構想,成功製作自動虹吸管裝置,模擬潮汐變化,可以充分應用水位差產生的能量,而且漲潮與退潮皆可利用來發電。規劃潮汐發電應用,經由發電量計算,將可提供675 公尺碼頭岸邊的安全照明,只要1?2 座發電蓄水池,就能達成漁港保護人車安全的目的。