物理科

看到二歲的小表弟穿紙尿褲，奇怪的是:為什麼他可以穿那麼久都不用換?有一天看到電視上紙尿褲的廣告說:紙尿褲會呼吸，乾爽而不尿布疹、內含有像果凍一樣的東酉。我們想知道果凍為什麼會放在紙尿褲裡呢?那是什麼東酉?為什麼那麼神奇?

根據民國八十三年以殘障類別言，臺閩地區 311，730 位殘障人口中，以肢體殘障者149,372 人(其中四肢障礙者 143,525 人，軀幹障礙者5,847人)占 47.92 ％最高。我們學校小陳叔叔正是一位腳部不良於行的殘障人士，他上一般的樓梯時，非常不方便。於是，我們靈機一動，便想到要做一種可以爬樓梯的機器幫助小陳先生，讓小陳先生日後不會再視樓梯為無法跨越的障礙。我們試驗多種車子爬梯，最後決定採用曲桿的結構以帶動六輪爬梯，並自製活動梯試車，研究的重點包括：曲桿動力來源、齒輪數與扭力、活動階梯與坡度、車輪紋路與摩擦力、第二、三種槓桿原理的應用探討、利用零污染的太陽能與馬達，製造電能產生機械能，靠著後輪的穩定性和後作用力推動前方車體使車子爬上樓梯或在崎嶇不平的路況上行進。為了要環保與節能，曲桿爬梯車的拼裝，採用廢棄玩具材料，及太陽能板，並且成功的爬上階梯，也讓我們瞭解到曲桿六輪爬梯車的物理現象及貢獻人類的功能。

(一)理化法拉第定律告訴我們磁場發生變化時，有感應電流產生，冷次歸納結論：線圈內的磁場發生變化時，感應產生電流，其方向為：感應電流所產生的磁場，恆反抗原磁場發生變化的方向，可是在物理教材裡，我們卻找不到如何驗證冷次定律的實驗資料。 (二)課本上的實驗：將磁棒 N 極（或 S 極）迅速地插入線圈內，在插入的過程中，同時觀察檢流計的指針是否發生偏轉？就指針的偏轉方向，判斷出所生電流方向，並未直街顯示出冷次所言的「產生反抗磁場」現象，實在難以說服學生。 (三)在此我們研究並設計出一種演示冷次定律的新方法，可以讓學生直接觀察感應電流所產生的磁場，恆反抗原磁場發生變化的方向。

自六十二年起大學聯考招生除作文外均採用電腦閱卷，因此閱卷電腦和我們有了密切的關係，並且引發了我們研究的動機。今各校亦仿大學聯考之方式舉行模擬考，並且請老師閱卷，我們為了減輕老師的負擔，乃設計了這套電幽，並儘量降低成本！以期推廣至各校普遍應用。上次我們的硬體（內部構造）設計，曾參加全國展覽，擭得各位師長的鼓勵以後，乃繼憤潛心研究，於課外時間製造完成本電腦，並完成初步的動作。為了消弭大眾對於電腦高深莫測的恐懼心，乃以淺顯的文字介紹電腦的內部構造，希望能幫助大家認識電腦，了解電腦並引起大家對電腦研究的好奇心，以破除電腦神祕的外衣。

最近學校很流行玩飛盤，飛盤是一種很有趣的玩具，他長得很奇怪，像一個裝菜的盤子翻過來一樣，可是我覺得很奇怪，它為什麼會飛呢？它為什麼能在空中繼前進而不會很快的掉落呢？這個問題迷惑著我，也使我對它產生了好奇心，於是在老師的指導和同學的幫助下展開了連串的研究工作。

若有兩平面鏡( 面鏡I、面鏡II )，兩面鏡間夾角為α，物體與兩面鏡交點連線段與面鏡I的夾角為β (α、β單位為「度」)。在已知α、β的情況下，算出所能形成的最多像數，利用數學輔以所自行撰寫的C語言程式推導公式。

曾經在Discovery的節目中，看到垂直軸風車的介紹，引起我的興趣。因此團隊決定研究垂直軸風力發電機。在研究一，我們設計了垂直軸風力發電機，並針對可動式葉片形狀、葉片面積大小、相同面積下葉片長寬比以及在葉片上打洞和葉片打洞疏密度進行實驗。在研究三發現：葉片面積相同、形狀不同的葉片，以正方形葉片發電量最穩定也較高。在研究四發現：葉片的面積越大，發電效能越好。在研究五發現：相同面積，不同長寬比的葉片，高瘦型的葉片發電效能比矮寬形葉片高。在研究六發現：在葉片上打直徑1公分的洞，發電效能比不打洞的葉片佳。在研究七發現：在葉片上打4個洞，可以得到較高的發電量。最後我們還利用風力發電機組，製作了一組「垂直軸風力發電路燈」。

我平常喜歡吃甜的東西，喝杯開水，也總要放一點白糖，有一天我發現放進去五湯匙多的白糖，不知道消失到那兒去了，照理在液體中沈下多少體積的東西，應該會增加多少體積才對。怎麼我放進那麼多的白糖，怎會消失得無影無踪呢？我覺得很奇怪？於是我開始追踪放進水裹的白糖。

現在我們地球能源已經所剩無幾，根據能源研究報告顯示，我們的石油能源只能再使用四十年，台灣能源的資源也不足，於是需要新的能源來替代已有的能源，因此我們用火、水、光等物質來研究新的替代能源。可是以我們小學程度研究的題目實在太廣了，因此我們以「水」做研究主軸，並且想將水轉換成動力，這樣不僅能節省能源，而且水是取之不盡，用之不竭，也可以維護台灣的自然資源不受汙染、破壞，挽救地球能源。所以我們利用水來產量物理變化，轉成能源做為本次科展的研究主軸。

物理學上，在處理眾多波動現象時（特別像是電磁波干涉繞射），目前大多是用 Huygen's 理論來解釋波前的內涵意義與各種干涉現象，而這個理論的方法是在波前上放上很多個點波源來解釋。這裡牽涉到一個困難→極限。現有理論是以數學上積分的方法把結果導出來。但是，對於某些可能遇到的實際狀況遠比理想中的複雜許多，精密理論推導的過程往往變的繁複與困難，所付出的心力是事倍功半；因此我希望能透過電腦快速計算及強大的繪圖能力，來探討與比較物理學上電磁波干涉繞射的種種現象，以彌補實驗室不易實驗的遺憾。