全國中小學科展

物理科

各種防火器之設計

俗語說:「水火無情」,確實不錯,根據警務處發表資料,六十三年度台灣地區因受火災的影響,有下列可怕數字:火警次數2324次死亡62人受傷180 人財物損失70,835,900元又由於大城市,因人口密度高,且高樓大廈接二連三,其火災的比例遠高於鄉村,如下表所示:火災次數(次)台灣省1507台北市817死(人)台灣省58台北市4傷(人)台灣省133 台北市47財物損失(元)台灣省48,275,900台北市 32,560,000每聞消防車聲,真叫人人心驚膽跳,尤其今年初台中爆炸火災案,更屬空前損失,激起我利用些簡單物理原理,設計各類防火器。以供大家參考,並希望諸位能利用您們的雙手,製作防火器,以防萬一,確保生命的安全及減少財物的損失。

太陽能利用之探討及簡易太陽能熱水器

世界能源本已短缺,又由於阿拉伯採取石油戰,乃出現能源危機,不尋求新的能源,則世界一切事務勢將停擺,太陽的能量取之不盡,用之不竭,同學有鑑於此,乃作太陽能的探討,以及設計簡易太陽能熱水器,藉此以緩和能源的危機,進而使太陽能成為應用的新能源。

電磁列車新幹線

在自然課中我們學到電磁鐵的原理,瞭解線圈通電會產生磁力,於是我們開始改裝電磁鐵,經由改變不同直徑、不同繞圈數的鐵罐、不同材質的罐子,找出電磁線圈最強磁力的結構。其次我們再來研究電磁列車為什麼不能前進的原因,原因是電力太小?磁場的問題?或者是其他的原因?依據所觀察到的現象,大膽假設小心求證,然後依據失敗的原因,我們建立了鐵罐線圈內部的磁場模型,依照這個模型,我們知道了火車不能前進的原因,我們試了幾種方法去克服那些困難,在大家努力之下,終於建立了火車前進與後退的模型,再經由開關的切換,終於使火車能前進後退了。還有一個問題就是火車計時的問題,我們研究碼錶的計時結構,做出碼錶計時電路。最後,鐵罐線圈的種類、各種車廂的外型都可能與火車速度有關係,我們製作了圓桶形線圈、錐形線圈及幾種車廂外型,去研究哪一種車廂外形是最棒最快的。

蘭克-希爾須渦旋管

(一) 在“物理馬戲團-Q&A”一書中,有一實驗「渦旋管」為何利用簡單的裝置即可產生溫差頗大的冷熱空氣?應該不會有小人躲在管子裡,很勤奮地將室溫下的空氣分離成冷、熱空氣吧?還是與所吹入的氣體壓力有關呢?\r (二) 在物理課本中有介紹“流體力學”及“熱力學”兩單元,更吸引了我們去探討其中的奧秘,但為何此設計並沒有繼續研發?是否有其它難以克服的障礙?還是和其它的變因有關呢?\r

黑色加白色=彩色(顏色混合的奇特現象)

實際去觀察及測量旋轉中的圓盤,會發現黑白相間的圓盤在高速旋轉時,轉速到達某些速率時會出現彩色的圖案,這並非視覺疲勞的結果,而是實際出現的色光。而且,使用的光源不同,出現的顏色也會有變化,特別是使用螢光燈會格外明顯。在光的合成,一般認為白光可以分解為多種色光;但是,實驗的結果,產生彩色的位置是在黑色部分而非白色部分,我們以光度計實際測量照度,結果確實十分特別,證明了色光是確實存在的而非以往所認定的視覺的錯覺或互補色。而有另外一種圖案的圓盤,可以在太陽光底下看出有彩色的圖案出現,那又是另一組不同的現象了。

簡易重力加速度之測量方法

重力加速度的測量方法很多,我們利用物體通過光閘感應器時可產生一5伏特脈衝電壓,這一電壓可驅動蜂鳴器而產生聲響,再透過電腦中的『gold wave聲音編輯軟體』加以記錄,藉此可得物體通過不同光閘感應器的時間差,然後利用自由落體重力加速度式子與斜拋物體時,式子,求得重力加速度的值之外,也進一步探討對於自由落體、平拋、斜拋等運動,其重力加速度的值與不同物體之關係。 從實驗中,得到自由落體時的重力加速度值為973.3cm/s2、誤差為0.7﹪,平拋時的重力加速度的值為987.2cm/s2、誤差為0.7﹪,斜拋時的重力加速度的值為959.3cm/s2、誤差為2.1﹪,證明了重力加速度之值不隨其拋射方式、質量而改變。

電鈴計時器的改良

在高中物理實驗中,尤其力學部分,使用電鈴計時器的機會很多,短時間的測量,物體運動的速度,加速度的求法,牛頓運動定律的驗證等...,皆須借助電鈴計時計。這些電鈴計時器,都是以紙帶經過電鈴計時器的擊錘,或毛筆尖繪出痕跡,以測定的。紙帶與擊錘或毛筆尖的摩擦力很大,影響實驗結果甚巨,因此我們想辦法把摩擦力消除,而提出了下列的改良方法。

單振動的合成

實驗單擺的擺動過程中,有一次縮短擺長時,我們從中間,用另一細線懸起,則線形變為Y字型,此時發見Y字型的擺動與單擺的擺動不同,好像很複雜。而引起興趣,因此開始研究。

表面張力與最短路徑探討

在實驗中,我們探討表面張力與最短距離方面的問題,研究肥皂膜形成圖形的物理意義。在我們的觀察中,肥皂膜會於支持物間形成連線,若支持物是三支柱子以上,在其間形成路徑的總和最短。我們試著在多柱體間利用此性質修建最短連線,並利用數學模型及力學原理找出肥皂膜最短路徑的原因。整體的研究過程可以粗略地分成下列幾點:一、驗証最短距離二、利用力學解釋原因三、分析各情形所表示的意義四、理論地預測出最短距離連線圖形。

那一個變因影響流動的速度

上勞作課時,老師要全班同學收集各種空罐子。有奶粉罐子、陣酒總子、蘆筍汁罐子、味全花瓜罐子、奶油罐子... 等。下課時,忽然滑梯那邊傳來「加油!加油!」之聲。原來他們把空罐子從滑梯上滾下來,比比看哪一個罐子滾得最快。每個人都認為自己的罐子滾的最快,爭吵不休,只有請老師來栽判。