全國中小學科展

物理科

一決「磁」雄

在學校上課時,發現磁鐵竟然有軟的,引發我們對磁鐵的好奇,便對一連串有趣的磁力現象進行探討,結果發現了一些我們不知道的事:一、磁鐵的形狀不同,磁極的排列也就不同。長條硬磁鐵及馬蹄型磁鐵的磁極是在磁鐵的兩端;超強力磁鐵、圓形磁鐵的磁極在扁平的面上,環狀磁鐵的磁極也是在扁平的面上,但磁極的排列是一圈N 極一圈S 極,成環形排列,軟性磁鐵都是由N 極S 極N 極S 極等交互串聯排列而成一整個具磁性的平面。二、同一塊磁鐵一定是兩極同時存在,沒有單極的現象出現。三、磁力線的樣式跟磁極的排列方式有關。四、不管是哪一種磁鐵,它本身兩極的磁力大小是差不多的。五、物體越重,則磁鐵要越靠近它才能吸住它。六、大頭針接觸過磁鐵後,磁鐵對它的吸引距離會比未接觸前大。七、縫衣針接觸過磁鐵後,磁鐵對它的吸引距離會比未接觸前小,但接觸時間的長短,並不影響吸引距離的大小。八、縫衣針接觸磁鐵時間的長短,對其磁化深度並沒有明顯的差異;而相同的接觸時間,針孔部分的磁化深度都比針尖的部分短。

製作奈米的肥皂泡膜

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。

穩定磁場中帶電離子的移動速率

帶電粒子在均勻磁場中的移動,會受到磁力的交互作用,藉以改變電解質的濃度、磁場強度以及電解液中的電流強度,溶液中的帶電粒子便會產生不同的移動速度,經由簡單的實驗設備,讓溶液中的電子受磁力作用進而偏轉,再去藉由所量測的時間以及圓周運動的圓周長藉以推算出電解質在磁場中的移動速率,推論出,當離子的移動速度越大以及外加的磁場越強,溶液中帶電粒子本身的因磁力所造成的向心力也就越大。且電解質溶液導電後,在不同濃度時測量其電壓及電流來討論電阻值與不同濃度間的變化關係。

實驗設計,利用注射筒測液體的壓力

(一)當理化課在研究液體壓力時,我們很難瞭解當容器形狀不同,底面積不同,但若盛放水深相同時,各容器底面積所受壓力會相等。 (二)課本以規則形狀容器(圓柱形)按P=F/A(壓力等於單位面積上所受總力),推導出P=hd(液體壓力等於液體的高度乘於液體的密度),但不規則形狀之容器就無法推導出,且不規則形狀之容器底部所受的壓力亦不等於液體重除以底面積。

汽車、摩托車自動速度控制器

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。

高效率能源的利用

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。

亮不亮?有關係!_自製紫外線觀測器研究

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。

哪一個滾動得快?─影響圓柱體在斜面上滾動快慢變因的探討

(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。

水鳥笛發聲機制之研究

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。

摩擦熱的測定研究

我們把雙手來摩擦,慢慢的手就暖和起來;如果拿鋸子鋸木板或用鑽子在物體上鑽洞,也會產生很高的熱。因此我們便知道摩擦會生熱。可是各種摩擦所產生的熱,到底有多少?我們怎麼樣來測定呢?這種疑問引起了我們研究的興趣,便著手進行。