物理科

本研究藉由觀察實體桃花心木種子的飛行狀態，探討實體桃花心木種子的長度、寬度、長寬比以及重心位置，試驗分析種子飛行時間和旋轉圈數。結果顯示：蒐集到的實體桃花心木種子寬2.5公分為眾數、長分布8到11公分、長寬比約4~5。此結果與其他科展研究相符。而實體種子重心位置靠近種子長的1/5，靠近肋寬的1/3處，有較佳飛行時間與旋轉圈數。依此結果，發展紙長公式「 Lpaper= Lseed + a + W*(n+1)/2」作為裁紙參考，建立摺紙種子模型並實驗驗證。結果顯示：最佳的紙模型為寬2.5公分、長8公分(長寬比3.2)、13折，重心在靠近肋寬的1/3處的飛行最好，與實體種子實驗結果相似。

我們再自然科學課程(第七冊第八單元)做「悶熄蠟燭」的實驗，結果是「容器愈大，悶熄燭火的時間會愈久。」但是我們所用的容器，雖然大小不同，而高度都一樣。我想：如果容器的截面積一樣，而高度不同時，容器大的，蠟燭燃燒是不是也一樣需要很長的時間才會悶熄呢？這個想法引起我進行這個實驗的興趣，希望找出答案來。

老師說這整個實驗不僅我們能夠得到很多收穫，就連老師本身也學到很多，怎麼說呢？全班同學進行空氣流動的紙蛇實驗，每個人都發現蠟燭上的紙蛇都是向前轉動，而且全班都得到一樣的實驗結果（有的因為轉動大多圈而會回轉過來的不算），老師還特別介紹這是科氏力的現象：因為北半球的物體運動都會偏向右邊，所以空氣由下向上流動的時候，會造成紙蛇呈現逆時針的旋轉。 因為實驗很簡單，而且課程又少，所以下一堂課就利用西卡紙來製作不同的紙蛇（有三角形、四方形、 … … ），但也有不同旋轉方向的紙蛇，桔果科氏力現象破功了，這就成為我們科展實驗的導火線！

(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。

本實驗以外加電流通過筆芯產生熱，使筆芯發光，探討所謂白熾現象。主要研究重點為找出電流、電壓、電阻、功率、壓力和溫度等之變因與白熾現象之關係，以六種不同波長之濾光片配合六個光度計，量測筆芯之發光程度，並嘗試用紅外線熱像儀定性測量筆芯於白熾狀態下之溫度分布。實驗結果發現，筆芯於白熾狀態下會變細。在同一實驗條件下﹝固定電流﹞，筆芯在壓力為5cm-Hg 時比在76cm-Hg 狀態下，發光時間至少延長一倍，由此可推之氧化反應為筆芯變細之主要原因。並以黑體輻射理論，嘗試推導出由光度計所量測之照度與溫度關係式，以解釋筆芯白熾現象。

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。

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。

此實驗之重點乃在於研究水多寡、蓋片材質或者是瓶口面積大小是否會影響吊重之結果，更進一步的研究因瓶蓋稍微掉落而導致的瓶內體積、壓力之變化是否為其可支撐重量之變因。於是我們首先用C 型夾，讓我們的容器以C 型夾固定，減少人為因素之影響，並採用壓克力片為蓋片。用三種不同瓶口面積，但容積一樣的容器分別以不同水量來做，下面袋子裝砝碼，測量其可支撐之重量變化，實驗結果得到：瓶口面積愈大或水量愈多，可支撐的重量較重。為了解釋瓶子內外壓力差（波以耳定律）是造成撐起水重以及壓克力片的原因，我們另外設計一個自製的壓力計來量測瓶內的壓力變化。在實驗中我們發現到內外壓力差非常微小，但是就足以撐起來整個系統的重量，以理論值來說其液面高度變化是0.02cm，眼睛難以辨識的境界，但是用我們的裝置（S 型管壓力計）可以觀測到其變化，並和理論值有相同的趨勢。

本科展旨在研究影響布料彈性優劣的原因。實驗中，為了解決布料伸長量過於微小的問題，以光學及機械原理自行設計一套精準的量測儀器(楊氏係數測量系統)，精密度約在10-4~10-6m。 研究發現在溫度20℃~24℃，溼度50~55%的環境下，布料彈性受成分及編法的影響:(1)含有彈性纖維的布料，彈性較佳；(2)布料編織密度越高(單位面積的孔隙率)則彈性較差；(3)以編法為方形為例，布料在對角線方向的彈性較佳，但若是圓形編法，布料彈性在各方向上就較一致。並以棉線模擬布料編織方式，進一步驗證上述因素對布料彈性的影響。故布料編織越鬆散，布料彈性較佳，且編法會影響布料彈性的方向。即可用改變成份及編法來控制衣料的彈性大小及方向變化。這些數據結果可以提供紡織業參考。

因班上的上段窗戶很不方便開，故常常都沒有開，有一次一位同學在外面玩熱了，進了教室便說：「上面的窗戶要打開較涼。」但有位同學接著說：「上面的窗戶太高了，開不開都沒有什麼影響。」就在那爭執不下的時候，斑長又說：「老師曾說過，熱空氣上升，上面打開容易散熱。」究竟如何呢？我們就在級任老師及主任的指導下，做了下面的研究與實驗。