全國中小學科展

物理科

探討溫度、濃度對液體內部阻力的影響

從教材中,我們待知固體間有摩擦阻力,而液體於流動中亦有內部阻力,其大小是否與物質種類、溫度、濃度等因素有關呢?有何關係式呢?這些問題引起我們探討的興趣。故作此實驗,以得其結論。

空氣炮的密碼

科學攤位上的空氣炮引起我們的好奇心,於是和同學開始研究如何做出威力較大的空氣炮,實驗發現: 1. 空氣炮內的氣體形成「完全發展流」時,衝出的威力最大;若筒長太長,反而會因為筒壁的黏滯力使衝力變小。 2. 孔形越接近圓形,越能形成清楚的渦環,讓空氣炮的衝力變大,氣流移動距離較遠。 3. 拉力增加時,因為形成完全發展流所需的進口區變長,最佳筒長也會變長。 4. 在拉力2 kgw時,製作空氣炮的最佳比例為:「孔徑d:筒徑D:筒長L = 1:2:9 」。 5. 通常製作空氣炮時,桶子的筒徑和筒長已固定,以筒徑的46~51%做孔徑,也能做出衝力較佳的空氣炮。

雞蛋1、2、3

「雞蛋碰石頭」、「IQ零蛋」、「IQ笨蛋」電影廣告的牌樓高高的懸在鬧街上,在燈光的照耀下非常醒目,而廣告中的蛋更給我深刻的印象,我想起愛迪生孵蛋的「呆相」,我也想起了牛頓把表當蛋煮的趣聞。「蛋!蛋!...我每天營養的泉源,生命的活力」,我對蛋一時感到莫名的興趣,我每天吃它,但對它了解不夠,我想我若不詳加研究,豈不成了真正的「大笨蛋」,因此我有打破沙鍋「問」到底的衝動,於是我便請了幾位同學共同探討「蛋」的問題。

靈「計」一動-探討噶瑪蘭族童玩-風向計的靈敏度

從噶瑪蘭族童玩及風向計的轉動原理,我們製作出檢測微風的風向計。實驗分別對「尾翼」及「風車」兩部份進行測試,在尾翼部份發現將5×5cm2半圓形護貝膜材質的尾翼放在距離支撐軸8.5㎝處的平衡點,再與軸心3㎝的保麗龍球、扇葉長4㎝、寬1.5㎝、軸承長5㎝製成的風車組合,此風向計測風向的靈敏度最高,能在一般市售風速計無法計量微風的情況下,仍然能感測指出正確風向。本研究發現能讓自製簡易風向計在微風就能觀測到風向的原因,讓我們能更方便的觀測空氣的流動。

數位影像分析可見光光譜

高中光學用三稜鏡或光柵分光,用肉眼判讀每條光譜對應特定波長,但誤差很大,很難客觀描述光譜顏色。偶然發現,透過光柵,可在夜間看到汽車頭燈為連續光譜、水銀燈為亮點光譜(Pic.1),從光柵看世界竟是如此奇妙。 我們只使用攝影腳架、相機、凸透鏡、刻度圓盤、1200條/㎜光柵便組裝「攝譜儀」 (Pic.2),不但成功鑑別鈉雙線,也可靈活拍攝遠方光源的光譜。 天文攝影常使用紅、藍、綠3種濾鏡,利用電腦影像疊合得到彩色的星雲照片,提供我們將「光譜影像數位化」的靈感,因為電腦不但可靈活放大影像,至少可鑑別3 萬 2 千種顏色,將各種顏色的光譜線轉成數位座標,不但可測量未知光源的光譜線所對應的波長、顏色,也成功鑑別5890、5896Å相差6 Å鈉雙線,深具實用價值。

電解液柱性質的研究

(1) 上化學課時知道電解質溶於水(或溶化)通以直流電,能引起導電作用,使我想起密閉細玻璃(或塑膠)管內裝入電解液,是否也有普通電線性質。(2)物理課曾說明導線的電阻(R)的大小跟導線長度(1)成正比,跟導線截面積(A)成反比(即 R=p1/A) 這些是否也適合電解質導電性質,因此設計實驗,想實驗一些結果來。

折射率測定裝置的製作及應用

插尺入水,易呈彎曲現象;另以銅幣置於水中,亦有浮升之感,此皆因光山某一介質(水)進入另一介質(空氣)時,進行速度不同而改變其方向所致。然此折射現象是否與水深有關?如何可測知水中物體之折射率?凡此種種疑問,不時榮繞心頭,乃決定作「折射率測定裝置」之研究。

保溫度的比較

上學期末,我們量體重時,夾克一脫「好冷」「好冷」大家都在叫,可是有些同學卻蠻不在乎,看看他們所穿的衣服,並不比我們多,那是什麼原因呢?「她比較壯」「不!」考師在一旁聽到回答「是囚為你們所穿衣服的質料以及方法不同,所以會有差別」,我們覺得奇怪,於是利用寒假中收集東西,做個比較,並請老師指導。

應用電流探討比熱

上學期化學第十四章講到法拉第電解定律時,應用電池供給電流促使正負離子的流動,從析出的物質中,求得每個離子所帶之電量,這是由電的效應轉變成化學效應。而在電池內部。則由陰極與陽極之化學反應,而構成了電流效應,使我們知道了電能可以轉變成化學能,化學能亦可以轉變成電能。然而物理第十一章中亦講到能量不滅定理,且不同形式的能量,可以互換;第十二章即利用能量不滅測定比熱,但此為同一形式能量之互換(冷熱混合法),而且實驗時誤差頗大,操作不太方便,亦不能作一般廣泛之物質比熱測定,因此我們幾個同學在好奇心的驅使下,試圖尋求另一種不同形式能量混合來測出比熱,經過老師的指導,著手於電流實驗。由電熱線所發出的功率測出各種物質之比熱,經三個多月來的實驗及互相研究,已經測出了一般物質之比熱。我們覺得這種方法甚為方便,可以提供以後國中物理教材之研究及不同能量形式互換的明證,操作簡單,現象明顯,並能與日常生活的電器用品相驗證,使理論與實際互為輝映。

振盪體“彈簧和單擺”性質的研究與應用

1.剖析彈簧和單擺的性質使實驗結果更準確。2. 探討利用彈簧和單擺的諧振及非諧振算式測量重力加速度值並比較其結果。3.自製教具利用彈簧振子和單擺的振動來解釋簡諧運動的觀念並且證明單擺和彈簧的振動都是屬於弦波(正弦或餘弦波)。