全國中小學科展

物理科

偏光彈性力學的實驗

國中物理課本中論及彈性物體在彈性限度內受外力作用發生形變,當外力除去後,由於彈力(即應力)之作用,會恢復原狀,但一般教師反學生皆無法充分了解應力及其作用情況”暑假師大進修,理學院恰有一塵封多年,世銀貸款所採購之反射式偏光彈儀,自己對攝影本有興趣,也有多年的拍攝經驗,講得教授同意,以參與此項實驗,期能經由偏光拍攝、分析、了解物體所受應力的大小及方向。且光測彈性力學目前巳是航空工程、機械及土木工程上的一項重要的研究領域,可藉助光的特性來觀看結構物體機械產品的強度、瑕疵、變形、外形及表面的磨損,且經由偏光攝得相片之彩色條紋,十分迷人,更吸引我作此實驗之樂趣,

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。

砂子比熱的測量

對比熱大小不同的物質加熱,比熱小的物質溫度上升較快。當比較水與砂子受熱後溫度上升的難易時,除了考慮比熱大小不同外,另外,不可忽略水與砂子兩種物質的主要熱傳播方式並不同—水主要靠「對流」,而砂子主要靠「傳導」及「輻射」,水的「對流」對砂子的「傳導」要快,因此,對水加熱時,整體的溫度比砂子均勻,比砂子先達到平衡。本研究主要從水、砂子加熱過程溫度分佈情況做起,進一步利用水的「對流」傳熱較快的特性,以水與砂混合求砂子的比熱,更進而利用水與砂子的不同比例混合物(加熱後溫度較均勻)與不同溫度的水混合,檢驗砂子的比熱,並與前述結果比較。最後,對定量的水與砂分別加熱七分鐘後,停止加熱,從兩者各處的溫度變化,推測水與砂子的熱傳播的快慢。

風狂寶寶巴士-寶特瓶動力車初探

本實驗使用寶特瓶及其他生活中隨手可得的素材製作寶特瓶動力車,藉由改變輪子設計,如輪子寬窄、車輪紋路及路面材質設計等,來了解車輪與路面對動力車行進快慢的影響。再改變動力風扇葉片的構造設計,以改變風扇大小、葉片數量、葉片彎折角度以及葉片造型等方式,來探討風扇葉片對動力車行進距離與速度的效果。實驗結果發現:使用窄輪子的行駛距離比寬輪子長;加裝橡皮筋在輪子上時,胎紋為1條橡皮筋的行駛距離最長;路面部分,動力車行駛在美耐板路面上的距離表現較佳;風扇部分,則以直徑13.5公分、8片葉片、葉片呈現80度彎折角度以及裙子型的風扇葉片組合,能使寶特瓶動力車行進更遠,速度更快。

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。

彩虹分身了-Supernumerary Rainbows

我們先利用灑水方式尋找自然界不易觀察到的現象-複虹(SupernumeraryRainbows)。當確定複虹真的存在後,再利用雷射光束射入小水滴,從屏幕上的亮紋來研究複虹的成因,並且進一步探討於複虹干涉條紋與水滴大小關係。我們利用不同折射率的液體驗證虹出現的位置,並且利用此方法反過來測量不同濃度液體的折射率。再以Excel模擬光線於水滴折射、反射的情形,並從模擬數據及圖形中發現複虹條紋產生的原因。最後以自行拉製的細玻璃棒,再次驗證我們的理論,並在實驗室中嘗試尋找太陽光中的複虹。

紙片的遊戲

一個星期六的晚上,我們一家人都在客廳看電視。爸爸也在一旁,邊看電視,邊燒開水,準備泡茶。常壺嘴直冒水蒸氣的時候,懸掛在半空的紙鶴,忽然飛躍起來,我說:「奇怪!客廳裹又沒有風,為什麼紙鶴會跳動?」弟弟說:「我做得妙呀!」爸爸說:「那是因為茶壺受熱,周圍的空氣上昇,上面的冷空氣跑到下面,由於空氣有了流動,所以紙鶴就飛起來。」於是上自然科的時候,我告訴老師,我們家所做的紙鶴遊戲,老師聽了以後說:「還有許多好玩的紙片遊戲,你們想做嗎?」我們聽了都非常高興。

「速讀計秒器」的製作

現在國民小學的速讀教學,於速讀測驗時主數字板上逐一劃去數字、無數字板時則採取教師於粉筆板上板書「1~60」,然後教師逐一劃去數字,以表示「秒數」的進行。然而此法缺點頗多,最明顯的是製作一塊數字板耗費約需五、六百元以上,另外教師憑「心側」劃去秒數下僅時間上有所誤差,且教師手臂亦感酸痛,不勝其煩!因此本校乃有改進缺點之構想,逐研究製作出「速讀計秒器」來,俾便解決目前一般速讀測驗所採方式的缺點,從而達到速讀教學的最大功效,而符合「自製教具」改進教學。

彈性物質的熱能與力學能守恆

將氣球拉長時,其溫度會上升,放鬆時溫度會下降至比原溫度還低。我們猜測拉長時溫度會升高,是因為力學能轉變成熱能,而放鬆時溫度會下降,是因為熱能轉變成力學能。後者是比較少見的現象,所以吸引我們的注意。在研究過程中發現記憶金屬所製之眼鏡腳,也有相同的性質--將它彎曲後溫度會升高,而放鬆時溫度也會下降,於是決定亦仔細觀察此現象。研究發現:\r 一:氣球伸長至固定長度,停留不同的時間後放鬆,停留越久,會下降至越低的\r 溫度。\r 二:氣球負載重物加熱後,會使平衡點上升。\r 三:將氣球拉長固定長度後,加熱後再釋放,彈回去的振幅較大。\r 四:氣球拉到定長後,加熱可使其張力增大。\r 五:將眼鏡腳彎曲後加熱,加熱可使其應力增大。

強強滾─水中油脂和溫度變化的探討

冬至的晚上,媽媽特地做了一道拿手菜餚麻油雞給家人驅寒補身子,陣陣香味撲鼻,看著放在桌上已數十分鐘的麻油雞,我的肚子唱起空城計來,於是趁著媽媽不注意的時候,就大口的喝一口湯,哇!好燙喔!舌頭被燙得紅紅的,好難過!隔天到學校問老師:「為什麼熱開水放數十分鐘後就冷卻許多,而麻油雞湯過了這麼久,還是那麼燙?」老師說:「這可能是和水中加油脂,容器大小與材質有關係吧!」老師的回答引起我進行這個實驗的興趣,希望找出答案來。