物理科

從事棒球教學十年來，深覺教導選手「擊球」技術遠比教導「守備」技術困難，原來擊球技術深受先天眼力的影響，因此選拔選手尤須重視銳力的眼力，我們知道各個球員，各有不同的打擊率，這個正是動態目標，視覺的差異，目前眼科除了色盲檢驗，遠近視檢驗，或散光檢驗，斜視檢驗之外，似乎還沒有動態目標，瞄準力的檢驗，於是產生了研究「動態目標視力檢驗器」以為選拔精英。

本次科展以探究自製水鳥笛的發聲機制為主題，主要因為地區有許多特有鳥類，希望這個實驗可以做為未來模擬鳥類發聲水鳥笛研究的參考，也可以作為地區發展體驗觀光的參考。本研究分別以無水與有水時的發聲情形做探討。在無水時分別觀察吹管與內吸管粗細、長短與頻率的關係。有水時則探究何時發生多頻音，而在產生多頻音的情況下，影響的發聲的因素有哪些。結果發現無水時水鳥笛發出單一頻率之聲音，且內吸管越長頻率越低，與內吸管粗細、外吸管長短、外吸管粗細無關。在有水的情況下若水位不及內吸管底部，則發出的聲音與無水時相同；若水位高於內吸管底部，則產生多頻聲音，且水位越高多頻變化越快。

某日偶而看到由天花板懸掛下來的日光燈在振動，連想其振動該為週期性，但其週期到底與那些因素有關？於是引起探求的興趣，乃完成如下的實驗。

在四年級自然與生活科技課的第一單元裡，有許多計時工具的介紹，其中最令\r 人感到興趣的就是沙漏，它僅利用自然流動的沙子就可以用來計時，而且還相當準\r 確，真是非常神奇又有趣。在觀察沙漏的外型構造與其中沙粒的流動時，讓我們有\r 一些疑問，因此設計一些實驗來尋找答案。

在看不見的磁場分佈中灑下鐵粉，可以透過鐵粉的重新排列清楚地看出磁力線的軌跡，而鐵粉由亂而序的過程背後，有個看不見的力量，主導著每個鐵粉顆粒速速向前。本研究利用觀察鐵粉（分別為細粉末與粗顆粒兩種）在磁場中的排列與運動行為，探討兩個重要的物理現象：I. 磁場在通過不同介質時所遵循的折射(refraction)現象；II. 磁場分佈對鐵粉顆粒產生的磁力(magnetic force)現象。本研究以電磁鐵通電產生靜磁場。由於電磁鐵的磁導係數遠大於自由空間（空氣）之磁導係數，磁力線由電磁鐵進入空氣時，其出射角幾與邊界面垂直，形成一單純之邊界條件，因此磁通密度在自由空間中的解析值可直接利用馬克斯威爾方程式求得。我們亦導出空氣中的磁通分佈對微小的鐵粉顆粒所產生的磁力公式，發現鐵粉顆粒受靜磁力的大小與該顆粒的體積、磁通密度與磁通密度之梯度成正比，而方向與磁通密度之梯度一致。

(一)上自然科學第九冊第五單元「滾動的快慢」這課，經過全班分組實驗後，在找出「那些變因最能影響滾動的快慢」時，除能確定「實心的圓柱比空心的快」以外，對於「長短、質料、粗細」等變因的資料，沒有辦法比較出來。 (二)究竟「圓柱的長短、質料、粗細」變因會不會影響滾動的快慢，由於我們上課時問有限，不能重複實驗探討，所以利用課餘時間繼續研究。

在我們的這主題中，以單擺為主要研究對象，及探討其中在於我們所學之外，所無法經由更精確的運算，求出其運動方程式之解析解。但如何利用數值方法寫成計算程式，並藉以整理運用繪圖軟體，描繪其運動的模式之物理意義，便是我們此主題的重點所在，並且我們更深入於實際物理情況中，消耗力或摩擦力終將阻滯運動以迄振動不在發生。就我們而言一開始利用RK4 寫成Visual Basic 6.0 計算程式來解其運動方程得到等時距之角度及角速度，再藉由統整後使用Matlab 5.3 繪出我們想要的圖形－角度與時間，角速度與時間以及角速度與角度之相圖。所得的圖形中，也分為有或無阻尼，每項中又有不同的討論，如：在已知的任何一個初始狀態下，其擺動的情況當然也有互相之對照比較，最終得出精采且史無前例的成果：且將單擺作了完整且一般性的分析。

本研究在實驗不同弦、彈撥工具、收音位置，以及音箱的材質、厚度、硬度、高度、外圍大小、外圍形狀、音孔大小和音孔形狀對共鳴響度的影響。過程中自製30個音箱，並經三次改良製作2組調弦架。實驗操作共進行2次，結果為：1.不同的弦所產生的響度差異不顯著；2.厚度愈厚的撥片所產生的響度愈大；3.音箱內中間偏下方為產生最大響度的收音位置；4.瓦楞紙材質所產生的響度比馬糞紙、泡棉、軟木為大；5.厚度愈薄的音箱所產生的響度愈大；6.音箱硬度愈硬產生響度愈大；7.體積愈大的音箱所產生的響度愈大；8.音孔大小愈小的音箱產生的響度愈大；9.正多邊形音箱邊數愈多產生的響度愈大；10.音孔在兩側的音箱比音孔在中間的音箱產生較大的響度。希望研究結果提供未來自然與生活科技「聲音與樂器」單元教學之用，以及學習樂器時更能理解聲音共鳴原理。

我們經過一連串的實驗，我們發現雙液滴碰撞會彈開與液滴的表面張力有關。當碰撞的 兩液滴的表面張力相同，則雙液滴在碰撞瞬間會黏合在一起而成為一顆液滴；但如果是兩液 滴的表面張力差距越大，則雙液滴在碰撞瞬間彈開的機率將升高，機率甚至高達百分之百。 另外，液滴在碰撞前的瞬間速率、碰撞的方式(擦撞或正面碰撞)和質量大小也將影響雙液滴 彈開的機率。瞬間速率越快則彈開機率較低，相反的，彈開機率則升高。雙液滴使用擦撞的 碰撞方式，其彈開機率較正面碰撞來的大。這幾個結果顯示，碰撞的力道越大，雙液滴越容 易黏合在一起，相反的，越容易彈開。

某天風和日麗數位同學相邀至河邊捉魚，在河中暢遊一番後發現個人於水面上的褲管沾濕的高度各有差異，而我們了解，不浸水部份之所以會濕乃毛細現象所致，但何以沾濕高度會因質料而異呢？於是引發我們對毛細現象作進一步的探討。