物理科

「物理馬戲團」這本書有個實驗是，將水倒入捲成圓形的水管中，會流不出來，我們想研究這個現象。首先改變纏繞的水管圈數，發現上升水位會改變，而增加的高度與所繞圓柱體的直徑相等。改變圓柱體的直徑，發現圈數增加，上升水位也增加。而改變水管纏繞密度，則不影響實驗。將水管纏繞為橢圓狀，發現橫軸長改變，不影響上升水位高度；若縱軸長改變，則上升水位高度會增加。改變水管為波浪狀，發現影響上升水位高度的仍然是波浪垂直高度及波浪數目。 最後，探討過程中水管內產生的空氣柱，發現是導致上升水位改變的主因；而且，封閉空間的空氣柱，會符合波以耳定律。也證實，只要水管纏繞圈數夠多或纏繞的垂直高度夠大，的確會造成水流不出來的現象。

民俗技藝─扯鈴有一種稱之為「跳鈴」的團體招式，是讓同一條繩子上有兩個扯鈴作相向運動，並在表演者的手部振動下，使兩個扯鈴以不同的高度跳躍，並互相交換位置後，再回到繩子上各自繼續前進。本研究便是要提出跳鈴的假設，並設計一套模擬裝置來驗證假設，期待能找出跳鈴的秘密，並且可以運用在實際的扯鈴活動中。

本實驗是探討球體受到水與寶特瓶交互作用產生噴射的實驗。藉由研究裝球與水的寶特瓶落下高度與球的噴射高度的數據，找出交互作用的關聯性，進而找到噴射的最佳條件，並探討球噴射的原理。我們藉由電磁鐵、滑軌裝置，以攝影慢速播放方式，發現球體噴射的力來自於撞擊波，藉由寶特瓶瓶身及水體傳遞能量，在水面中央形成空腔及水柱噴射。本實驗以直徑4公分的保麗龍球、使用釣魚線及磁鐵固定在水面中央、約2公分沒入水中；直徑11公分瓶頸斜度大、撞擊面積小的寶特瓶的組合，產生的撞擊波對球體有最佳噴射高度。

在民俗體育競賽期間，常常看見同學練習扯鈴，踢毽子和跳繩。其中跳繩一項大家認為最有趣，尤其是花式跳繩（五六位同學成一組，其中兩人各拿繩子的一邊旋轉，中間成二個圓圈，再由二人或三人拿短繩進去跳）同學們都拍手叫好，我卻對中間的二個圓圈圈發生興趣；奇怪呀？為什麼可以成為兩個圓圈圈呢？所以我和幾位同學一起在老師指導下研究這個問題。

液體的表面張力很微小，不容易用一般的儀器來測量，常見的大學實驗是用杜諾扭秤來測量，而本實驗設計是利用自行製作的儀器，利用簡單的槓桿原理以及定滑輪方便操作的特性，測量各種日常生活中常見的液體表面張力，計有：各種水質、酸鹼性溶液、糖水和食鹽水溶液、4 種清潔劑、6 種飲料、以及溫度的影響，並且更改各種變因來觀察溶液表面張力的變化，希望研究有助於我們瞭解日常生活的液體，其表面張力的差異。

在課堂上，老師講解完槓桿定律，就提出許多日常上槓桿定律應用的實例讓同學們參考。其中指甲刀的應用，殊不知要歸類何種槓桿，經過同學們的熱烈討論和蒐集賣料，我們終於有了新的發現.....。

在國中物理課本第三冊第十五章談到波動的性質時，有關的實驗器材只有一個水波槽，此裝置在討論波進行方向或折射等現象時，效果尚佳，但是對於波速深度振幅三者之關係及波如何傳遞就無能為力了。於是在老師的協助下，我們設計了一些實驗裝置，不但解決了許多疑難，也發現了一些有趣的結論。

在高中物理星球運行中曾提及刻卜勒的三定律如下三點：“某行星繞恒星的軌道為橢圓”。(二)某星球在橢圓軌道中等時距掃過等面積。(三)諸星繞同一母星，各星球R3/T2保持定值。（R是軌道半徑， T 是運行周期）但是並未對三定律的來源，做一來龍去脈的推演與介紹。以致吾人無法了解，基於此，使得我們對於星球運行為何會如此發生了興趣，進而以所學的數學及物理知識，對星球的運行加以探討及模擬”

上學期在上運動定律那一章時，課本講到兩種測定物體加速度的方法一一利用水鐘或振動計時器。但是我們用這兩種方法實驗的結果，發現誤差很大。我們去請教老師。是否有比較準確的方法？老師說：「最精確的方法，是使用閃光照像。但是這種設備昂貴，並且操作複雜。」於是這個問題引起了我們的興趣，我們希望能夠利用理化實驗室現有的設備，設計出一種操作簡單，又比較準確的方法，來測定物體的加速度。此外我們也想推出一些公式，以便根據物體運動的痕跡，推算它的瞬時速度及加速度。

本屆科展物理科計有初小組 17 件，高小組 12 件，國中組 20 件與高中組 20 件（內含國外參展作品一件），在參展數量上，初小、高小組要比往年稍少，但國中，高中組則有增加，至於參展的內容，初小組沒有往年的生動、活潑，希望未來能加油。而其餘的三組都比往年要好，不論是創造力的新穎、科學求真的情神、思考的循序漸進、邏輯推理的程序、實臉數據的完整性、儀認安排的操作技街、利用電腦的模擬能力等，都有水準以上的表現，唯在數據處理方面則有所不足，希望能加強這方面的訓練。