物理科

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。

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？

我們發現手套能拍打泡泡，進一步探討原因和變因。研究過程中，我們自製拍打泡泡檢測裝置，延伸研究全反射和泡泡接觸角。經過實驗得出下列結論： 1. 泡泡拍打變因有「布料材質；布料毛的長短、角度、平整、密度、濕度」。 2. 泡泡拍打主要原因推論是「泡泡疏水性」（泡泡接觸可拍打布料時內聚力＞附著力，使泡泡維持接觸面積最小的「球形」，便容易脫離布料）。 3. 「可拍打布料上的球狀水珠，底部有白色痕跡」，命名為「水珠白色現象」，是全反射造成！推論布料上有空氣層，能減少泡泡和布料接觸，幫助拍打泡泡。 4. 可藉由泡泡接觸角判斷泡泡拍打狀況。泡泡接觸角越大，拍打效果越好。 5. 泡泡拍打可應用於檢測拍打泡泡效果、泡泡拍、代替空氣壓縮實驗。

日常我們看到小石子、瓦片……等由高處落下時，速度越落越快，到底那樣快的速度，變化的情形怎樣？能不能測量？我們把這個問題請教老師，老師說：「由於自由落體加速度很快，要直接測量相當困難，一般都是利用閃光照相裝置、或是利用電鈴型計時器測量，但這兩種方法都有缺點」。我們聽了以後覺得既然這兩種方法有缺點，那塵我們能不能設計一套新的裝置來改良其缺點呢？因此我們做了以下的實驗。

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。

本實驗嘗試用各種油品與水或酒精，加熱後製造出類似商品「熔岩燈」的效果，經過很多次的摸索與試驗，我們發現【葵花油與洗車蠟】、【酒精與果凍蠟】兩種組合有類似的效果。並且，我們發現實驗物的性質、溫度的掌控以及合適的加熱容器是本實驗的關鍵。\r 此外，我們還利用油與水不互溶的特性，再加上酸鹼中和反應，製造出類似商品的效果，經過幾次的試驗，有兩種組合有類似的現象。雖然有「熔岩噴發」的景觀，但因為本實驗是化學反應，沒有辦法像熔岩燈一樣可以週而復始地進行，所以無法完全再現商品的效果。\r 本實驗融合密度、溶解度、熱、酸鹼中和等觀念，是一個寓教於樂的展示，如果安全性更可以控制的話，相當適合在中學課程中探究與推廣。

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。

(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。

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。

物體自高處落下真能落得輕鬆嗎？實驗發現鋼珠從高處落下時，其墜落時的瞬間速度會加快，除了重力外，還受到周圍環境(氣體或液體)所造成的阻力影響；而物體著地時瞬間衝撞力會受到物體質量、墜落速度變化及地板材質影響；此外，高空墜蛋實驗瞭解到氣泡布、黏度高的花生醬及果醬能有效保護雞蛋不破損，而以米當包裝材料、以鹽當承接物來保護蛋也能達到較好的保護效果；觀察人偶墜落時，頭部的加速運動及軀幹質量都會影響頭部撞擊地面的受力，下肢墜地時會受到地面摩擦力而影響頭部撞擊地面的時間，頭部提早觸地將使頭部傷害指數升高。