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物理科

被困住的水波?

高中物理教材中以水波作波動之折射現象的演示,使我們不禁好奇,水波是否與光波一樣有全反射的現象呢?因此決定對此做一番研究,並希望能做出水波的全反射現象。為確保研究結果的準確性,我們從理論著手,先了解水波表面波波速公式的推導過程,得知其中的假設條件,並依據這些條件及多次的預備實驗改進高中水波實驗的器材,以確保實驗結果在公式可解釋的範圍內。接著進行驗證水波公式的實驗,確認實驗設計正確與否。在全反射實驗之前,先進行折射實驗,再次確認實驗條件控制無誤。最後確實做出了全反射的現象,但波紋並非如預期中在介面完全反射,而是有部分非折射波穿透至深水區。再次查詢更深入的資料後,得知光的全反射其實並非在介面完全反射,而是穿透一定距離後才逐漸反射。由此推及水波的全反射,我們看到的穿透波應為全反射的正常現象。因水波波長遠大於光的波長,而可以觀察到此現象。整個過程中,我們也有兩點意外的發現。第一是在公式探討中發現普遍參考資料上公式的錯誤使用;第二則是使用光感應器可測量水波實驗中難掌握的頻率及波速數據。我們從這個過程中學到很多,也深感本身知識的不足,希望能繼續學習,並對水波做更深入的研究。

焦點在這裡-凸透鏡焦距之研究

我們利用透明片、珍珠板、玻璃及水等材料製作出水凸透鏡,利用這些自製的水凸透鏡,我們針對凸透鏡折射原理、凸透鏡厚度、單凸及雙凸透鏡的比較、凸透鏡曲率、凸透鏡材質等相關問題來研究焦距的關係。根據實驗結果我們找到了凸透鏡曲面的法線,發現鏡片厚度、曲率、材質會影響凸透鏡的焦距,且單凸透鏡會是雙凸透鏡焦距的2倍。最後我們利用自製的水凸透鏡設計出太陽能熱水器,並發現我們的水凸透鏡太陽能熱水器吸收太陽能的效率是比目前市面上的太陽能熱水器要好。

轉吧~指尖陀螺!

探討風靡一時的指尖陀螺後,我們得知轉得久的指尖陀螺需要:1.清洗軸承來減少磨擦力。2.重心平均可以轉得較穩較久。3.施力愈大可以轉得愈久,但或許有極限值。4.指尖陀螺的材質要剛好可以嵌住軸承。5.螺帽距圓心愈遠,轉動愈久。

擺動與震動交替變換的探討

在作彈簧振動週期實驗的偶然機會中,發現其振動不久就很快地轉變成擺動,且此現象不斷的交替連續下去,但在某些情況下卻不產生,因此引起我們對它作更深入探討的興趣。

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。

水怎樣熱起來

自然課時,老師要我們測量水溫,無意間發現幾種奇怪的現象:(1) 在加熱的水中,溫度計的刻度一會兒升得快,一會兒升得慢。(2) 停止加熱後,上方的熱散得快,而底層的水溫卻先下降了。(3)水的沸點不一定在 100。C。於是引起了我們研究水溫變化的興趣。

倒瓶的溢水比較

有一次星期天,我隨著爸爸、媽媽到鄉下的伯父家去玩。伯父經營農場,並且養了很多的大雞、小雞,我和弟弟到處參觀。發見了雞的飲水器,是用一隻瓶子,裹面裝了很多水,倒反架在圓形的鐵皮盒上,所溢出來的水,是給大小雞喝的。我和弟弟覺得有趣。我們看了很久,才離開了雞舍,回家的路上,想了想,倒瓶的溢水怎樣才會多或少?上學校後和幾個同學討論這個問題,都不能解決。最後把這個問題告訴老師,於是在老師的指導下,和同學共同研究「倒瓶的溢水比較」的題目。

神奇的 skII面膜液體表面張力的研究

在學習國中理化第一冊 6-5水的壓力時,我們在保特瓶壁打了一個洞,在細心實驗下,我們發現水位到達洞孔後,水並非馬上流出,此現象有時高達 2 公分,引起我們想探討導致這因素的好奇心─水為何流不出來?

螳臂擋車的玄思

我們常用「螳臂擋車」這句成語形容一個人不自量力,想用細小如螳臂去阻擋車子,結果只是無濟於事,有一次觀賞電視節目,介紹歐洲某地舉行用乾麵條紮成橋樑吊重的比賽,比賽冠軍者紮製的麵條橋居然可以吊起 10 公斤重物達 10 秒鐘之久,真是不可思議!回想國語課本曾有一則團結就是力量的故事;一支筷子容易折斷,但一把筷子就不易折斷了。將這個故事和電視的麵條吊重比賽節目對照來看,不禁令人猜疑,究竟筷子是捆成一束,或是紮成橋樑形狀,或是就做成像屋樑般瘦瘦寬寬的形狀,比較能掛載更大的重量呢?假設螳螂手臂長成屋樑一樣的形狀,說不定就能擋住車子的前進呢!於是我們便向老師請教,老師便和我們一起擬定一個物體形狀和載重能力關係的實驗計劃。我們親自動手,用麵條紮成各式各樣,希望經由實驗來體驗物體形狀和載重能力的關係。

亮不亮沒關係—解開「重度近視」與「夜視」之謎

媒體有超重度近視者變成夜視人的報導,我們感到新奇與不可置信,便用凸透鏡模擬近視、並用相機進行測量研究,以解開「夜視」之謎。 首先我們測量各凸透鏡的焦距,找出度數與焦距的關係。並得知相機光圈口徑越大,單位時間進光量越大,則快門時間越短,其次在「字」與背景的各顏色中,發現以白底黑「字」的亮度最大,便以此「字」卡進行以下實驗。 接著發現,凸透鏡的度數愈大,則「字」與透鏡的距離愈短,愈能看清楚字。「字」與透鏡的距離愈短,則亮度會愈大,愈能看清楚字。此外,凸透鏡的度數愈大,則看到的「字」會愈大,愈能看清楚字。 最後我們用眼睛實際來觀測,結果發現,利用度數較大的凸透鏡,真的可以在較少亮光下,清楚地看見「字」。