物理科

本研究從五年級下學期自然與生活科技領域中「力」的單元出發，想找出影響「雙環潛艇」漂移的因素，並探究讓「雙環潛艇」能在水中漂移的原因，最後研發出能延長在水中漂移距離及時間的創意型潛艇。首先我們發現潛艇重量、管長及雙環直徑、寬度、環位、與管身角度都會影響雙環潛艇漂移距離及時間，也發現潛艇雙環與管身的角度及墊片位置會影響潛艇螺旋降落圈數。我們還設計保麗龍球創意實驗確認潛艇在水中漂移前進時，潛艇各部位水流速不同，使我們更深入了解潛艇漂移現象背後的原因。最後改變潛艇傳統結構使漂移距離及時間更長更久。我們利用一整年的假日、週三下午完成「雙環潛艇」研究，發現物理世界是這麼的奧妙、有趣，付出再多的辛苦也值得。

從圓形錢幣旋轉中發現旋轉體會出現1.公轉、2.水平式自轉、3垂直面自轉…等三種旋轉方式。發現影響錢幣翻轉及重物在頂端平衡的因素有敲打的位置、敲打的力量、加重物的重量、離心力…等。錢幣的旋轉可以發現使用十元硬幣、敲打位置在半徑一半的中間位置，錢幣與彈射棒的夾角0度會有最佳的旋轉效果。利用前述發現可輕鬆製作七彩旋轉錢幣與旋轉錢幣發射器。

(一)在我們所學的國中物理課本中，直接用來測定重力加速度的儀器與實驗是物理第二冊P111所提示的多次曝光照相機及照片，玆錄原文如下：如圖 (一)「質量不相同的兩個球同時開始落下時的情形 這圖是利用每 30 分之一秒閃光一次的照相裝置所拍攝的”利用這張照片試算出重力加速度 g的值」1.圖(一)簡介，有大小二球同時下落合攝於一張照片中，第一球為靜止位於標尺 0.0cm，其餘各球的位置如圖(一)所標示。2.計算例一：依據S=1/2gt 2.....1 1. 此處 S18=162.0cm 而 t 為 l / 30 秒的 17 倍，所以 t=0.567sec 代入 1 式則162=1/2gt 2 g=1078cm/sec 2 3.計算例二:依據 a=V-Vo/t-to....2因為g還未確定，不能用Vt 2=2gs來求Vt，均以平均值為準，則互相抵消之結果，仍為正確若V=S18-S17/t18-t17=162-144/1/30=540cm/sec Vo=S11-S10/t11-t10=309cm/sec t=7x1/30=0.23sec to=0 a=g=540-309/0.23-0=1004.35cm/sec 2 4.由以上兩種不同方式的計算例來看，應以例二較正確，但與標準值比較仍相差甚鉅，且1004.35>980 的結果更不能作令人滿意的解釋，因為1.台灣省是低緯度省份，其重力加速度應小於 980cm ／sec 2才合理。2.2.空氣有阻力及浮力，所以其實際的：應小於98Ocm/sec 2才對基於以上理由，我們就請老師解釋，老師的答覆是一同作「實驗研究」。(二)在以往的國中物理課本中有 T=2 √ 1/g…… 3 一式，我們可以設計一個比較精密的單擺能自動追查出 T來，作為與動機(一)研究結果比較，這樣我們所求得的 g 值不是更較正確嗎？

化學課本第六章曾教我們利用油膜實驗求硬脂酸分子的直徑。當我們興奮的進行實驗時，卻失望的發現油膜形狀極不規則，面積不易測量，使測出的分子直徑誤差很大。為能更準確的測量油膜面積，我們利用透光原理將油膜投影描繪在方格紙上，再利用微量天平測出方格紙的質量，最後將質量換算成面積，如此就能更精確的求出分子直徑了。

有一天洗碗時，發現當水沖擊到碗盤的瞬間，水流偏折的方向和形式很特別。有的散成水花，有的出現和原方向垂直的角度散射出去，有的甚至形成一道像科幻卡通片的防護水膜，還有許許多多美麗又奇怪的圖形 … … 簡直是不勝枚舉！不禁使我聯想到這些水流的散射運動軌跡，好像與我們剛剛才學到的平拋和斜拋運動有所關聯，但卻又有一些差異，於是我們決定對這奇妙的水膜展開研究與實驗，希望能揭開這神奇水膜的神祕面紗。

1.物理課本教我們如何製造使用微量天平，當我們辛辛苦苦製造完成以後，卻只能稱稱頭髮，實在有些大材小用，沒有實際的貢獻。2.化學課本教我們如何去測定氣體的分子量，可是測量的結果誤差太大。3.如果能用微最天平去測定氣體的分子量，相信一定比較準確。雖然測定氣值分子量還有其他很多精密的儀器，但是我們的目的是在藉微量天平的研究，進而對槓桿原理。浮體原理。波以耳定律。查理定律。密度定義。亞佛加厥學說。大氣壓力原理等相關理論，得以實際的觀察。操作和運用，建立我們的物理學基礎。

經過使用DVD來自製光譜儀儀器不斷的設計改良，本實驗得到很好的分光效果，病應用自由軟體Image-J畫素分析得到光譜數據。另外，探究以日光燈、固定波長的紅光雷射、綠光雷射作為光譜數據分析校正(自訂校正公式)，誤差率僅為標準光照的千分之1.5~1.8之間。最後，使用自製DVD光譜儀觀察不同濃度的硫酸銅，硫酸鋅及硫酸、氯化亞鈷的水溶液吸收光譜。結果發現硫酸銅在紅光的區域有吸收，但是硫酸鋅及硫酸並無明顯的吸收。最後驗證此自製便宜的光譜儀可以觀測到硫酸銅吸光度有隨濃度變化，雖然方法較為繁複，但可為節省經費的分光度計設計與應用。

藉由轉動有皺摺的管子產生的聲響所收到的波，經由快速傅立葉轉換(FastFourierTrans-form)分析，發現產生駐波(此駐波是以方波的方式存在而非正弦波)，並觀察經傅立葉轉換後的共鳴頻率分布，探討螺紋的有無、管子長度、開口大小以及角速度等變因的相互關係。

釣魚的時候看到浮標在淡水中與海水中浮出水面的部分長短不一樣，在淡水中浮出較短而在海水中浮出較長，這是什麼原因呢？海水中所含的食鹽是不是可以利用浮標浮出水面的長短來測量它的濃度呢？我們為了要探求問題的答案，於是我們製作各種形狀的浮標並作下列的實驗。

物理第二冊第六章（力的合成、分解和摩擦力）裡，我們學會了利用「平行四邊形徐」求合力、分力。老師曾舉了一個例題，說明風吹帆船，作用在帆上的力，可以分解為「使船前進」和「使船傾斜」的兩個分力，我們發現了問題：1.風從側面吹來，帆船能否按原目標前進？2.甚至於風逆向而來，帆船能否前進到達目的地？