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物理科

熱學實驗裝置的改良

作者從事國中物理教學多年,學生對熱學所發生之疑難甚多,但國中物理課本及一般補充教材等對熱學方面的實驗探討並不多,作者希望藉此研究、新設計一些這方面的實驗裝置,或作者過去曾設計的熱學實驗裝置,再研究改進,使其更精良,更能提高學生學習熱學的興趣,或能將一種實驗裝置,達到多用途實驗的目的,以增進教學上的效果。

液滴受震波驅使而產生向上爬坡行為之物理機制探討

我們研究的主要內容是研究液滴處在激烈震動的傾斜板子上時,為何會產生向上爬坡的現象?我們發現水滴大小、頻率、振幅、液滴成份、板子與液滴之間的附著力、爬坡角度與水滴形變等,對液滴爬坡速率皆有影響。我們試著改變板子的傾斜角度,水滴最大的爬坡角度可達43度角。液滴之所以會爬坡,主要是因為震動使其形狀產生變化,受到板子附著力及水滴表面張力兩者的拉扯,加上重力與慣性的影響,水滴會先形成突起的柱狀體,之後柱狀體會往高處移動,因此帶動了水滴的爬坡效果,以上是利用高速攝影技術所觀測的結果。我們亦利用木板、壓克力板與橡皮筋來製作一個模擬水滴可爬坡的裝置,結果顯示,壓克力板會因為橡皮筋的拉扯而產生向高處移動的效果。

指甲刀的原理與實用價值的探討

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.....。

飛躍“鈴”揚

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。

科學教學方法的改進---自製教具配合O.H.P.的活用

(一)提高學生學習科學的與趣。(二)發揮視聽教育的功效。(三)自製教具,節省經費,大量充實科學教學設備。

波的研究

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。

好玩的繩子--繩子旋轉告訴我們什麼?

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。

利用火花放電測定物體的加速度

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。

被忽略的神秘力量-表面張力的研究

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。

撞擊一瞬間

本研究旨在探討物體從一定高度落下後,物體接觸地面時,瞬間撞擊力量的大小變化,我們首先探討瞬間撞擊力的相關知識概念,並經由討論及設計,製作出簡易測量物體掉落地面時瞬間撞擊力量的裝置,然後討論出影響瞬間撞擊力量大小的種種變因,依次以物體落下的高度、面積、重量、材質、分成數個分別落下、分成數個一起落下、撞擊接觸緩衝墊的材質、厚度等八個面向進行實驗,最後將實驗結果應用在日常生活上,設計減緩易碎物品瞬間撞擊力的方法。實驗主要結果的發現如下: 1.物體掉落地面時,瞬間撞擊力會大於物體本身的重量,而且與落下的高度有關;同樣的物體從離地面愈高的地方自由落下,產生的瞬間撞擊力量也愈強。2.重量相同的物體,著地面積與瞬間撞擊力量的大小無關。3.同樣材質的物體從相同的高度落下,重量越重的物體,落地的瞬間撞擊力越大,相反地,重量越輕的瞬間撞擊力越小。4.重量相同,不同材質的物體,瞬間撞擊力量都相差不多,所以,物體的材質與瞬間撞擊力量的大小無關。5.一大塊的物體分成數個分別落下,瞬間撞擊力總和均會比一大塊物體一次落下的瞬間撞擊力大。6.一大塊物體分成數個一起落下,瞬間撞擊力總和均會比一大塊物體一次落下的瞬間撞擊力稍小一些。7.物體掉落在沙子、鐵板、木屑和海綿的地面瞬間撞擊力較小,而在珠泡墊、泡棉、保麗龍的地面瞬間撞擊力較大。8.同一材質的緩衝墊,它的厚度增加時,緩衝瞬間撞擊力的效果越佳。越軟越厚的材質當緩衝墊,降低瞬間撞擊力的效果越好。