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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。
有一個題目是“愛因斯坦曾發現:茶水在杯中攪動時茶葉向中央移動,其解答為:茶水在杯中攪動時,茶水比茶葉重(按:“重”應是“比重大”的誤植),受力較大,因而在杯邊緣,茶葉較輕,所以被擠到杯中央。”照此說法,砂子密度比水大,應向杯緣移動,但事實上砂子也會集中到中央,這一奇怪事實引起我們研究旋轉流體的興趣。
(一)在物理課本第一冊第五章中談到彈性問題,內中虎克定律令人很感興趣,但不夠完整。例如 (1)螺旋彈簧的半徑對形變的變化如何?(2)壓縮及彎曲扭轉是否也能適用虎克定律?(3) 如何製作儀器來測定各種彈性限度或常數。(二)在同書第四章中我們已學會了力矩的計算,把他用在彎曲與扭轉形變上是很適合的。(三)在化學課本第一、二冊中我們又學到了亞佛加厥常數是否可把彈性實驗的結果用來計算品格間的關係。(四)我們又學過改變變因、控制變因等實驗方法,正好藉此實用一下。
立可拍相機的發明,雖使人類更方便的捕捉畫面,但也因「用了即丟」的觀念和行為,無形中製造許多垃圾。在愛惜地球的心情下,收集各品牌的立可拍相機,研究他們鏡頭再利用的可能性。另外,我們也發現一種手電筒的燈泡,前方的小圓球,有聚光效果,運用光學原理,設計測量焦距的裝置,再依據牛頓光學公式,算出放大倍數,居然有約100 倍的效果,真不可思議。於是,我們利用上述兩種丟棄物品中所取出的凸透鏡,再加上生活中可用的回收物,製作出環保、實用的顯微鏡。進而配合自然課程中,觀察昆蟲、植物、微生物……等單元。與實驗室100 倍複式顯微鏡,對照觀察,呈現的畫面幾乎一致。我們的環保顯微鏡,操作簡便,希望能推廣給每位同學使用。
記得理化課中,有個利用滑車來證明“牛頓第二運動定律”的實驗。實驗中我們發現:由於滑車速度太快,使我們無法測量到精確的時問,各組求出的加速度也差異很大,繪圖更浪費了很多時間,而且也歪七扭八,與課本說的完全不同。三年級的資訊課中,我們了解了電腦的功用,便想結合理化與電腦,以最普遍的現代科技來輔助時間的測量、幫忙整理資料,改善這個實驗。
五年級上學期自然課上到「氧和二氧化碳」那一課「悶熄蠟燭」的實驗時(請看參考資料 l ) ,老師說「為什麼水會上升?」。我們回答:「因為有氧氣,被燒光了」。老師又問:「水上升多高呢?是不是 l / 5 ?」。老師接著說水會「剛好」上升 l / 5 ,表示空氣中有 1 / 5 的氧氣被「用掉了」。可是我們的實驗有時只上升 l / 6 或 l / 7 ,不過別組真的上升約 l / 5 。老師勉勵我們:「做實驗要小心一點,結果才不會差大多」,可是我們有認真做呀!
利用雷射與磁片的「對話」,測量微弱的靜電力,並進而找出失重及任意重力下(例如高山上或加速中的升降機內或月球、火星等其他星球上)的靜電力測量方法。更進一步,設計並製作「失重及任意重力下的靜電力測量器」。
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。
本研究主要在探討黏度與毛細現象,我們研究六種溶液,分別為甲醇、乙醇、丙酮、醬油、烏醋和水,我們探討溫度效應,利用尤伯洛德管測量不同溶液在不同溫度下的黏度變化。我們也探討濃度效應,研究不同濃度的糖水和鹽水黏度的變化。進一步,我們觀察以上幾種溶液的毛細現象,不同種類溶液及不同濃度溶液的毛細速率,並比較不同的毛細管內徑及溶液濃度對前述溶液毛細上升高度的影響。
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。