物理科

在日前交通日趨頻繁的今天，常常發生車禍，當然車禍發生的因素很多，據統計由超速所造成的車禍，是佔很高的比例，如果在行車速度上能給予適當的限制，那車禍必能減少到最低限度，在生命及財物上都得以保障。

我們希望能製作長時間不會破掉的肥皂泡泡，使得垂直懸掛的肥皂薄膜能一直流動到很薄的狀態 --- 希望能薄到幾十個奈米。然後從肥皂薄膜的光學干涉條紋變化，測量其厚度，並且研究肥皂薄膜流動的現象。研究結果顯示：我們可以作出能持續流動60秒以上不會破掉的肥皂薄膜，其中可以準確量測的最薄處大約117奈米，由外插法得出其頂端的厚度小於50奈米，用測量電阻的方法得出該處厚度大約為15奈米。而且我們還發現在薄膜厚度大於350 nm時，薄膜的電阻和厚度成很像反比的線性關係，但是在薄膜厚度小於200 nm時，薄膜的電阻和厚度的平方成反比。我們也由各層干涉條紋的流動，了解了肥皂薄膜流動的過程，並且觀察到可能是液晶層狀流動的現象。

吾人常見百貨店的櫥櫃裡，放著一隻不分晝夜連續叩頭的唐老鴨，但您曾留心到那隻不具馬達、磁鐵 ……等，何以能有動力使其上下運動呢？那正是啟發我作此研究的動機一一研究低沸點（內能）物質的工作能力。那唐老鴨的肚子里正是裝著這種液體，利用其沾溼外壁的頭部與乾燥外表的肚子之問溫度差所造成蒸汽壓差落，將液體由肚子推擠到頭部，重心上移則叩頭不已，這種蒸汽壓差落所造成的動力如此大，必有賴於此種液體在常溫下有很大的蒸汽壓，且其蒸汽壓隨著溫度之改變量很大者，此即低沸點的液體，既然這高壓蒸汽是很好的動力來源，且因低沸點的液體只須極少熱能，即可沸騰氣化而發動蒸汽機，故太陽能、地熱、高溫廢水就可派上用場，而此種液體的同收亦屬容易，因此不必浪費能源燃料，或用極少燃料就可獲得動力來源，在此世界能源匱乏之際，世界各國無不投下巨資研究新能源，如地熱、太陽能、海水溫度差，糞池沼氣、風車……等，均為人所研究過，但卻未有人善加利用低沸點液體的莫大功能。

本研究是運用生活中具有螢光反應的物品作為工具，發展出簡易的紫外線檢測方法。實驗發現，有一些螢光物質會因為紫外線波長範圍不同而出現不同的螢光反應。接著，我們發展出利用太陽光電板測量螢光強度的方法，並探討影響螢光亮度及太陽光電板發電的因素。經測試後發現，螢光的強度、顏色會影響太陽光電板的發電量，螢光溶液的濃度和紫外線強度也會使螢光亮度改變。最後，根據螢光溶液在不同透光條件下的電流差異，可用於檢測生活中不同光源內是否含有紫外線。

在我們幾年的教學經驗中，尚未發現有一套較適合於國小自然科的實驗裝置，尤其是屬於物理部分的器材。雖然小學與國中有一貫的聯縈，但因程度不同，必須以簡易的方法，淺顯的實驗效果來激發兒童的學習興趣，而能使兒童從自然環境中去自動發現問題，啟發其科學的處理態度，這是甚為重要的。因此，我們在國小目然課本八冊中，從較具有程度的第五冊起，按照課本的順序，設計試作了這套關於物理部分的實驗裝置，做為教師示範實驗之用。

本研究利用回收寶特瓶、廢棄CD及重複使用的鐵條設計好玩的水火箭車，藉由高壓氣體將水推出瓶外，形成水火箭車行駛的的動力，從實驗中找出空氣與水的比例、打氣壓力、輪胎寬度、大小與胎紋(摩擦力)……等對車子行駛的影響，探究能讓車子行駛最平穩、快速的最佳條件。研究結果發現：水量在350cc、空氣壓力120psi，水火箭車具有較大的動能；輪胎CD片數愈多、輪胎直徑愈大及止滑膠帶材質(摩擦力愈大)，皆會影響車子行駛的路徑及穩定性。 為了符合水火箭車創意設計競賽，從最佳行駛條件中去設計多款節能環保的創意水火箭車，經過不斷創作與改良，終於創作出一款符合競賽規則、節能環保的水動力概念車，也激發了另一個研究靈感，是這次科展最大的收穫。

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。

(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。

雷射光碟（ＣＤ）的鋁層用刀片刮除後，在月異丙醇清洗，可成為透光式光柵，用來做六項高中物理實驗。１.利用雷射光的繞射測量半徑４公分的ＣＤ的槽距。２.利用ＣＤ測量照明燈的可見光波長。３.拍攝照明燈的光譜。４.測量研究發光二極體的光譜。５.量太陽光的可見光波長。６.觀測光的散射和吸收光譜。

學校辦理挑戰營的課程，讓我們有機會學習操作一種抓老鼠的陷阱，這種陷阱非常簡單，只要一塊石板和三根竹片就可以了，活動結束之後我們把這個陷阱的竹片帶回學校不斷的練習與實驗。現在我們不但成為架設陷阱的高手，也深入了解影響陷阱操作成功的因素以及科學原理。並且我們用二個小方法成功改良傳統陷阱的缺點。