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物理科

圈圈來風? ~ 風透鏡對風力發電之探究

發電扇葉加一個環就可以提升發電量?! 本篇報告初階實驗發現前小後大的環(風透鏡),放在扇葉後方比前方效果佳(研究一~四)。進階實驗探討扇葉後方加裝各種風透鏡,發現後方口徑邊緣有凸起,有更大的發電效果(研究五)。做連續測試將皆可放大風效的兩風透鏡結合成雙環,發現效果最好的依然是單一有凸起的後方風透鏡,偏離預設的雙環結合(研究六),最後我們測試風透鏡前後風速,透過流場顯像,做出氣流運動模型,解釋風速放大實驗結果。最後針對風速與發電電壓,討論出有凸起的風透鏡發電效率約為1.7 (研究七)。 綜合以上,以風透鏡為探究主軸,以簡單器材實際動手做,從實驗觀測切入學理,希望能以小風吹扇葉,發電效益卻可如同大風吹一樣。

熱情噴湃-蒸氣動力噴泉之噴泉效果研究

國語課本中提到「老忠實噴泉是很會逗人神經緊張的……」,不得不讓人聯想到台東在地的資源-溫泉,知本溫泉若能出現一個類似的噴泉,是不是也可招攬個多的遊客(88風災之後遊客減少),因此我們想要探究利用地熱所造成的噴泉是如何形成的,所以我們利用環保器材模擬老忠實噴泉的效果來一探究竟。研究結果發現進水管長度越長、噴水管長度越短的條件下,噴發水柱高度最高。其次空心銅管匝數12圈時噴發水柱高度最高,其次是16圈,最低是8圈;而較粗之空心管所噴發水柱高度最低。進水口越短噴發頻率越高,反之噴水口越短噴發頻率越低。空心銅管越粗,噴發的頻率越低;空心銅管匝數越多,噴發的頻率越低。水溫高低會影響噴發頻率。

節腹線的深入探討

在高中物理第三冊“波動篇”中提到兩圓形波干涉產生節腹線的情形,再加上老師利用投影片生動地示範節腹線位置變換,使我們對節腹線位置改變產生濃厚的興趣,而想對它作更深入的探討。

利用明礬沈底晶體研究單晶的成長\n再向單晶體挑戰…

我們研究晶體成長已經有五年的時間了,我們的研究和其他研究晶體的科學展覽作品不同之處在於──我們專門研究單晶的成長,而且只研究明礬單晶的成長,這幾年來也都有獲得不錯的成果及成績。明礬單晶非常的美,這是剛開始時這個主題吸引我們的原因─它的形狀很漂亮、外型很規則又富有變化、色澤晶瑩、透明,非常迷人;再加上它原料取得容易、沒有毒性、價格便宜,而且參考資料豐富,使得我們對這項研究一直都非常地有興趣。 前幾年的研究,我們都以“如何成長出大尺寸的單晶”為目標,並且設法對單晶的結構做仔細的觀察及測量,去年我們發現“沉底晶體”是非常值得深入探討的題材。所謂的沉底晶體是指:晶體成長的過程中,沈積在容器底部成長的晶體。這一類的晶體,外型大都呈平坦的六邊形(或切角三角形),形狀規則,單晶結構完整、良好(色澤晶瑩、透明)。尤其是平坦的特性,使我們可以用顯微鏡對晶體的結構進行精密的觀察及測量,讓我們能做更仔細的定量研究,這在科展的研究深度上,是一大進步。 我們去年的研究,雖然曾經對沉底晶體的成長方式提出一些粗淺的解釋,但是仍然還有不少疑惑。今年我們除了繼續深入探討之外,還希望能對晶體的成長進行”動態觀測” , 亦即希望能在顯微鏡之下”直接”觀察和測量晶體的成長,以彌補過去只能在晶體成長完成之後、進行靜態觀測之不足。這個目標將使得我們必須發展更好的顯微鏡影像擷取、影像儲存及影像處理的技術、發展更精確的控制晶體成長的技術,以及研讀更多的有關晶體結構及成長的資料。這些對我們來說都是高難度的挑戰,如果可以克服其中的困難,我們就可以直接觀察、記錄、測量及探討晶體的成長,這在我們的研究中又將是一次非常重大的突破及進展。

搶奪電子大作戰-討論物體失去電子的能力對摩擦後電量的影響

本實驗主要是研究物體互相摩擦後的帶電情形。研究後發現:大多數的物體在互相摩擦後可以帶電,且所帶的電性恰是相反的。當易失去電子的物體與較不易失去電子的物體互相摩擦時,易失去電子的物體會帶正電。從比較各種物體摩擦後對帶正電驗電器的影響,可依序排出各種物體失去電子的難易程度。除此,本實驗更進一步討論:『是否失去電子難易度相差越多的物體互相摩擦,會產生越多的電?』結果發現容易失去電子的壓克力板,分別與尼龍、海棉、棉、聚酯等物體摩擦時,並未因失去電子的難易度差異大而產生較多的靜電。較壓克力板不易失去電子的珍珠板,在摩擦後反而產生了較多的靜電。據此推測:物體粗糙程度與導電能力更能影響摩擦所產生的電量。

萬縷牽(千)絲

我們主要是在研究絲與水之間的相互關係,我們分別觀察蠶絲、蜘蛛絲對水的附著情況,並比較兩者之間的蒸散速率,我們發現兩絲分別測量時,蜘蛛絲上所附著的水珠較多並也較大顆;而蠶絲則較小且較少,蜘蛛絲上水珠的蒸散速率較蠶絲慢。之後我們再將蠶絲、蜘蛛絲放置在一起做水的蒸散實驗,並比較放在一起測量時的附著位置、水珠的大小、蒸散的速率和分開做實驗有什麼區別,我們發現蠶絲和蜘蛛絲放在一起時,附著在兩絲上的水滴都較易被蠶絲給吸附去,但蜘蛛絲上水珠的蒸散速率較蠶絲來的慢,如果不只有附著力對其在作用,那又有甚麼原因會導致如此的現象呢?我們發現蜘蛛絲對水的附著力比蠶絲來的大,但絲的附著力對水的的影響有一定的作用範圍。

神秘的小話筒

有一天,我看到二年級的小弟弟、小妹妹拿著紙杯做的小話筒在傳話,想起以前老師也曾讓我帶紙杯或養樂多瓶或布丁盒來做小話筒,到底那一種傳話最清楚?能不能做一個傳話最清楚的小話筒?於是我就找了幾個好朋友一起研究。

阿明歷險記

本系統的目的,在設計一套適合國中學生使用的電腦輔助教學遊戲程式,讓學生能以遊玩的心態來接受枯燥的課程學習,同時也使學生對知識的實用性,有更深一層的了解。除了主程式 ─ 阿明歷險記的 45 道題以外,本系統還提供了解幹程式與圖型展示程式,讓略諳電腦語言的教師作為設計新題之用。

Johnny the Random Walker-振動平面上的顆粒運動

顆粒在受垂直振動時有擴散、對流的現象,其中對流的情況較難觀察,但表面的擴散可用影像擷取分析系統來測量。本實驗利用喇叭作為顆粒振動的能量來源,將顆粒放入扁平的壓克力圓盒,再用攝影機、ImageJ作為影像分析系統。同時透過顆粒數目與Γ值(振動台最大加速度與重力加速度的比值)兩種變因,分析兩變因對於擴散係數、平均自由徑及平均自由時間、速率分布的影響,探討顆粒在近似於平面上的運動行為。

電容器中儲存的能量之測定與探討

在玩聲光科學組合套件"動動腦"玩具時,我們看到許多形狀、大小不同的電容器,使我們想研究這些電溶器的性質、功用及所儲存的能量問題,故設計此實驗,以求其能量與電壓及電容的關係。