物理科

在影片中，看到有人將瓶蓋像棒球一樣投出轉彎變化球，我們想知道瓶蓋棒球轉彎的原理。設計利用橡皮筋將瓶蓋彈射出去的發射台，並嘗試瓶蓋正、反兩面的飛行效果。我們發現瓶蓋飛行穩定的主要因素是旋轉。利用長短橡皮筋模擬右手食指彈射左右施力不同造成的逆時針旋轉。也實驗不同仰角發射，發現正面在5~10度的飛行效果最好，反面則是5度。而且逆時針旋轉的飛行路線是右傾斜的偏右弧線。交換長短橡皮筋的位置，變成順時針旋轉，飛行路線相反。將發射台的左、右傾斜角度調整為10度並將仰角設為15度，也發現瓶蓋彈射出去時，受發射面的傾斜方向影響偏向，左傾多偏左方，右傾多偏右方，但是不同的旋轉方向可以跟檯面的傾斜方向抵銷，將斜飛行狀況變成平飛。

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。

星期日，我和媽媽坐汽車到外婆家，車子在馬路上，忽然上、下顛動幾下，回頭一看，原來是路面壞了。我想：「好好的柏油路為什麼會破裂呢？」回到學校，我和幾位同學去請教老師，老師為我們說明一些有關柏油路的間題，並希望我們去實驗尋求答案。我們就著手收集一些資料、器材，並請教老師指導方法，開始我們的實驗工作。

(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。

每回到超市，總是提著那大大小小的塑膠袋回來，家堛漫U圾中，塑膠袋總是佔了很大的比率。為什麼商家不提供較環保的紙袋呢？教師節那天跟媽媽去逛 SOGO 百貨公司，終於被提供了一個看來不錯的紙袋，後來我們又到地下樓超市買了一些罐頭食品，我建議就用這個紙袋裝裝看，沒想到才上到一樓紙袋提手斷裂，紙袋也破了。我在想，如何提高紙袋的承受力？讓大家安心的使用紙袋，既合乎環保觀念又方便使用。

吃晚飯時，大家談著一天來的趣事。我一面吃，一面笑，一不留紳，噴得滿桌是飯。媽媽看了，說：「你別小看這一小粒飯，它是農夫辛辛苦苦種出來的，你把桌上收拾一下吧！」我數了數，竟有二十幾粒飯。於是，我心中有個念頭：我一餐吃掉多少米？一粒米又有多重？一杯米要放多少水，才能責山像電視廣告中所說的香噴噴， Q QQ 的飯來。 · · · · 這些間題直在我腦中盤旋，但又不好意思開口，後來我實在彆不住了，終於鼓起勇氣把心中的疑問告訴老師。老師看了我一下，微笑著說：「你能在最平凡的事裹發現問題，思考疑問，實在有研究精神，但老師也不知道這些問題的答案」。於是我便請了許多同學，共同探討「米飯」的問題。

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。

本主題由一本科學雜誌中提及的各種紙玩具，發覺「紙蜻蜓」造型的玩具能夠在空中停留最久的時間；並進一步探相同大小、重量的紙蜻蜓，如何藉由改良各部位的特徵而延長在空中停留的時間。經探討螺旋槳的長度、機身兩側往內摺的寬度、機尾翹起的長度以及螺旋槳的造型變化，實驗螺旋槳長度8 公分、機身左右兩側向內摺0.9 公分、機尾往外翹起1 公分的情況下，發現紙蜻蜓能夠在空中停留的時間最久。

我們利用水的升溫或降溫曲線求得本實驗儀器的高溫散熱率和低溫吸熱率。並利用散熱率或吸熱率得到作比熱實驗和冰熔化熱實驗時的散熱或吸熱，考慮到所列的公式內，而求出較準確的實驗值。

我們承襲一般坊間製作天燈的材料、方式製作天燈，由各種不同因素來探討，為何相同的條件下天燈飛行的結果會不一樣，其中包括沙拉油及煤油的不同混和比例、金紙不同摺法燃燒的方式、金紙數量、沾油金紙放置日數;進而探討天燈飛行時的浮力變化與天燈內部各位置溫度的變化情形，最後研究不同尺寸的小天燈，探討多小的天燈可以不被燒掉而飛上天空，以及天燈究竟可飛多高多遠。在實驗中我們發現天燈能成功飛行的關鍵，在於燃燒的金紙能充分獲得空氣，因此將天燈金紙攤開折成蓮花狀，來增加空氣的接觸面積是天燈施放成功的關鍵，天燈燃料採用 5：5 或 4：6 之比例混合較合適，但天燈施放用的沾油金紙，由於揮發的關係不宜擺放過久；金紙數量跟天燈能否飛行無絕對關係，燃燒少量（即使只有兩張）的金紙張數，也可使天燈升起；只是燃燒張數的多寡，關係天燈停留空中的時間長短；我們發現製作天燈，它的尺寸大小不宜小於一般天燈大小的七成（約高 105 公分、直徑寬 63 公分），否則難以起飛，且易焚燬，在研究飛行多高、多遠時，因為要考量因素太多，僅知可飛高約三百公尺，時間約三分鐘，再考慮當時風向、風速便可推算多遠。