物理科

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。

我們嘗試自製燈泡，實驗中以筆芯代替鎢絲，當加大電位差（電壓）時，觀察到筆芯開始發亮，接著漸漸變細，然後斷裂，此現象和燈泡中的鎢絲相似。從筆芯的導電性實驗中，發現筆芯的H愈高，黏土含量越高，導電度愈低；B愈高，石墨量愈多，導電性愈高 。筆芯的長度越短，直徑越粗，電阻越小。為了讓筆芯發光，我們增強電壓，由實驗結果顯示，通電的電壓至少要10.5伏特、電流3安培以上，才足以使筆芯發光。如果筆芯在二氧化碳的環境下，可延長發光時間，但對於照度則沒有幫助。以鋰電池串接時，0.9mm直徑筆芯實驗效果最佳，可以發光170秒，照度達1023Lux；以鉛蓄電池為電源時，在照度、發光時間都有明顯提升， 0.5mm直徑筆芯發光時間達660秒以上，照度為20830Lux。

在物理課，我們學到了波的各種現象，由於我們希望能有更深一層的暸解，更清楚的觀念，而引起了我們對這些問題探討的興趣。

所謂自動教學即是包括 1. 教學內容之講解2.圖片之講解3.文字的說明，全由錄音機控制，幻燈機同步的表示出來一切完全自動的由錄音機來控制，無須人為的操縱，亦即「視 」與「聽 」綜合教學效果。

液體「內聚力」大小與液體固體表面的「接觸力」，將決定液體與固體接觸的接觸角。燻黑的玻璃會產生碳微粒，造成液體的疏水性，探討液體親水性和疏水性在沉體和浮體時接觸角的變化。我們發明了一種簡易的方法測量液體的表面張力係數，既方便又準確；實驗中我們得到一個物體密度大於液體的漂浮體，除了一般所知的表面張力外，還有因液體表面形變所造成的浮力。另外，若兩漂浮體的接觸面同為「上凸」，或同為「下凹」時，則兩漂浮體間會有吸引力；若兩漂浮體的接觸面相異時則有相斥的現象。我們利用兩種裝置設計，測量吸力與相斥力的大小，利用實驗結果和理論分析，發現這個作用力與表面張力及接觸角有關，而且兩物體越靠近，此作用力越大。

(l) 在二年級時我們在物理第二冊第十章學到相對位置及相對運動。常時課本上舉了許多實驗來測定物體的加速度：1.利用鋼球在斜面上滑下之實驗：「將鋼球由斜面上滑下，由一人即刻按下停錶計時，每隔一秒通知另一人，記下鋼球的位置」。這種作法，不僅二人不容易配合，而且不容易確定位置，誤差太大，同學們均不能得到正確結果。2.自由落體運動（或是單擺擺動，拋體運動，彈簧振動等，均是利用閃光照相，不僅設備昂貴，操作複雜，且要經過沖洗再依比例推算出距離，不能立即得到結果。 ( 2 )在第三冊時我們又學到牛頓的運動定律：1.利用水鐘車的實驗：這個實驗要時時住意水位，因水壓高低亦影響水滴的快慢，而且水鐘車在斜面上運動時，水滴由於重力和慣性作用，往往形成直線狀，影響實驗。2.利用振動計時器：賓驗時水鐘車之後還要接上一紙帶，影響正常的運動，而且電壓大小，電流強弱等均影響打眼的時問 ( 3 )綜合上述，我們發現每個實驗都各有缺點。所以我們就開始研究，希望能製作一種構造簡單，操作容易，準確度又高，而且立即可得到結果的實驗裝置。(4) 在第十六章電學裹，老師講述交流電及高壓放電的現象時，我們想到或能力用電子公司供給的交流電的六零週波的頻率來測定各種運動。經過老師指導後，我們就開始設計製造。

自六十二年起大學聯招除作文外均採用電腦來閱卷 ，因此閱卷電腦和我們有了密切的關係，並且也引 發了我們研究動機。今各校為了使學生能適應此種 作答方式，亦仿效大學聯招舉行摹擬考，並偏勞老 師們幫忙批卷，但此種閱卷是項煩瑣的工作，尤其 對於複選題的批改上更是不易。因此我們設計了這 套電腦，其價格低廉（五萬餘元），若能推廣至各 校，想必能減輕學校及老師們的負擔，以達成節省 人力之效。

本實驗探討水滴滴落水面反彈的運動情形。我們利用高速攝影機拍攝、觀察水滴滴落水面過程的變化，並改變落下水滴的高度、質量、壓克力水箱的水深，討論不同條件對反彈之分離珠數的影響，以及各分離水珠和落下水滴的能量關係。同時分析水滴撞擊出的凹洞大小，並嘗試以高中課程所學及現有的理論解釋其運動情形。在本實驗中，我們發現：落下水滴位能、水深介於某一範圍時，可出現最多的分離水珠。

1.白努利方程式(Bernoulli's equation)為1738年Daniel Bernoulli 所導出的公式。普通物理實驗的燕政裝置殷穩定性很難控制，且不能隨意改變壓力和流速，實驗結果不甚理想。2.作者於六十八年，第十九屆科展時，曾提出本實驗器材參展，未獲獎。經評審先生指導，及作者三年來不斷研究改進，於本屆再提出，敬請指正。

我們參加學校的活動中，對陀螺產生了興趣。在老師的指導下，從事了各種不同的實驗。在實驗中，我們發現了不同的操縱變因，會對陀螺的轉動產生影響；也發現了，當陀螺在轉動時，會產生一股力量，使小白球、衛生紙條、煙霧等繞著陀螺運動。