全國中小學科展

物理科

骨牌玄機-骨牌倒下的原理與影響因素之探討

本研究深入探討影響骨牌倒下的原理,發現要使骨牌倒下,施給骨牌的外力(F)x擊中點高度(h),其力矩要大於重力Gx底面厚度的一半(1/2 S),也就是Fxh > mgx1/2 S。另外,經過高速攝影機的拍攝分析,我們了解每塊骨牌倒下時,具有的動能都比前一塊骨牌大,速度也會越來越快,且就單塊骨牌來說,轉動速度也是越來越快的。撞擊力道越強,倒下的總時間越短,但撞擊力道會被每塊骨牌的抗力所抵銷,在骨牌3撞擊4之後即不受撞擊力道影響。骨牌越重,倒下時產生的力矩越大,倒下時間越短。骨牌大小比例以6:3:1最好,可以兼具速度與穩定性。重心降低、間距縮小,是爬坡成功的主要關鍵。間距為前一塊骨牌高度0.35倍~0.75倍,足以推倒實驗中不同質量的骨牌,其中間距為0.5倍高度產生的力矩最大。

國中物理科電腦輔助教學-(物理學習障礙分析程式)

本系統設計的目的有兩個方向:1.學生自我輔導由於微電腦年來逐漸普及,不久的將來每一所學校都將擁有一間電腦教室,如果有一天,有一位叫李四的學生,他在課堂上剛學過國中物理第x 章,他不知道自己到底學得怎麼樣!問題在那裹?於是他利用自修時問,到電腦教室,他先到資料管理室借到了第 x章的學習障礙分析磁片,在電腦前他作答了將近十幾個經過特別設計的題目,最後電腦送出了一張報表告訴他此章節的成績,以及他在這章節中沒有學習好的地方如P9、10,並告訴他如何補救,並建議他進一步接受單元輔助教學!於是李四注意到在報表中所列的學習障礙中有一個 y單元的確令他頭疼,於是他又出現在資料管理室,除了歸還學習障礙分析磁片,他又借出了y 單元的輔教磁片,這個活動他最喜歡,就像以前打電動玩具一樣,非常精彩,而且電腦非常有耐性的反覆演示他比較不懂的地方,半小時後李四已經很愉快的在操場打球了,因為今天上的物理他已有十成的把握了!2.實際教學上的應用:教師在課堂上教完一個章節後,便可在電腦教室為學生們作學習障礙分析活動,作完後可再利用電腦產生一張該班學生學習障礙的統計圖(如圖 281 頁附圖)。從這圖上,教師可 看出他的學生在這一章節中普遍及各人的學習障礙在那裹,以作為再教學的參考,進一步再指導學生針對學習障礙,作團體或個別的輔助教學,更可從鋪助教學巾看到學生學習的流程,以及積分,如此教師就幾乎可完全掌握學生的學習狀況了!在目前,祇要校中有一套微電腦,教師就可充份利用電腦輔教系統,以解決教學上一些不容易在教室或實驗室演示的實驗的問題,並可利用輔教系統中精彩的畫面與聲音,引起學生們學習的興趣!

我聽到 〝 超聲波 〞 了 ─\n超聲波拍音的研究

有一天,我陪懷孕中的阿姨到醫院做產檢,看到醫師利用“超聲波”,竟然可以穿過身體、透視內部,見到才剛成形的胎兒,實在令我百思不解。回到學校我迫不及待的和同學討論,我們都覺得十分好奇,便一起去請教老師。老師帶我們到實驗室,並且利用聲頻產生器、示波器及喇叭讓我們看到各種頻率的波形,並且聽聲音;頻率愈高,聲音愈刺耳,直到聲頻產生器上的刻度顯示大約 20000Hz時,我們竟然聽不到了,老師說這就是超聲波。為了讓我們能夠比較可聽波及超聲波的不同,老師接上第二台聲頻產生器,並把頻率調到大約 19900Hz ,原來那一台仍維持不變,原本以為只會聽到可聽波 19900Hz 的刺耳聲音,沒想到卻聽到一個 “低沈 ”的聲音,老師好像想到什麼事情似的,急急忙忙的從 199900Hz 調到 20100Hz ,這時,不可思議的事情發生了,我們竟然“聽到超聲波” 了! ?

熱傳播的簡易裝置

在我們日常生活中,隨時隨地都與科學接觸;而學習科學的過程,必須建立在觀察與實驗上;若僅僅限於閱讀課本與聽取講演是不夠的。而一般人常認為要觀察輿實驗需有專門的儀器與設備,若沒有此等設備,就無法做實驗了。常我們學完物理第三冊第十二章熱的傳播之後,我們知道在日常生活中和熱有關的地方實在太多了,何不利用日常生活容易取得的物品來做實驗呢?以達到「廢物利用」的目的,同時亦可達到「生活即教育」的目標,不要將實驗僅限於實驗室的儀器與設備。

編織紗的探討

為了要參加舅舅的婚禮,媽媽特地帶我到百貨公司選購新衣,當我們上了三樓「兒童編織服裝部」,一眼望去,滿室擺滿了各式各樣的童裝,使人看了眼花撩亂,我們邊走邊看,看到好看的便拿起來讓我試穿,並問問價錢。有的合意但嫌價錢太貴,有的便宜又好看,也有些樣式、顏色、尺寸相同卻價錢相差好多。為什麼一件衣服的價格會有這麼大的差別?我們到底耍選那一種才是理想的呢?回學校以後,我便請教老師,老師說:「這跟衣服的質料有關,市面上編織布很多,如果大家對這方面有興趣的話,可以一起來研究。」我們就在老師的指導下,全班分成十六組,開始搜集資料,進行研究工作。·

非線性光影共振:利用雙振盪器研究其相位耦合特性

在此科展實驗中,我們設計一對耦合的蠟燭火焰振盪器來觀察之間的相對距離改變與耦合相變的關係,並用iphone慢速攝影與Tracker分享軟體來分析同步振盪與振幅死亡的區域,即期導致相位翻轉分叉變化的實驗條件;實驗結果顯示相變區域發生於雙振盪器距離d=0.8~1.2公分間,且在d=0.8公分處觀察到同步振盪(IP)、振幅死亡(AD)、反向振盪(AP)和相位分叉振盪(PFB)的混合狀態,我們成功的利用簡易雙振盪器實驗來解釋此非線性物理特性,而進一步瞭解振幅死亡和相位翻轉分叉之間的這種轉換現象,在未來,此成果將有助於我們避免其他的不適現象發生,例如神經元和腦細胞中的振幅死亡、捕食者系統中的振盪狀態、振盪傳播、或傳染性疾病傳遞等現象。

「蛇」我其誰

本研究主要探討為何『蛇板』能夠行進的原因,我們仔細觀察蛇板的構造,發現蛇板主結構為腳踏板、扭力桿、輪子傾斜板與輪子。研究中我們自行設計「等比例縮小小蛇板」來當作我們實驗的對照組,並研發設計出小蛇板來進行實驗。設計「小蛇板行進實驗儀」來測量小蛇板的行進距離;設計「小蛇板扭力桿行進實驗儀」來測量扭力桿對小蛇板行進的影響。實驗結果我們發現到蛇板動力來源主要是我們雙腳的擺動,藉由擺動會使腳踏板產生偏轉,而因為這個偏轉使得輪子產生旋轉,而輪子的旋轉導致蛇板升高(兩旁較高,中間低),腳踏板升高後會產生位能,當蛇板降低時會將位能轉變成蛇板移動與前進的動能。而輪子傾斜板角度、扭力桿長度、扭力桿數量、扭力桿粗細、擺動力量、輪子大小、接觸面的摩擦力與人體重量都會影響輪子偏轉,進而影響蛇板行進距離。

碰!看誰贏 (影響物體碰撞反應的原因)

民國六十七年十月十五日天氣晴難得一個星期日,爸爸把辦公室的工作全部擱下,全家到高雄喝小阿姨的喜酒,下午到大統百貨公司買媽媽的衣料,妹妹的洋娃娃以及我的火柴盒小汽車”害得負責付帳的爸爸差點見就「發財」了。在返回屏東的路上親眼目睹了一件可怕的車禍,使我終生難忘,我們的車子以平穩的速度行駛,迎面來了一位「閃電騎士」好像在表演飛車特技;突然一輛大貨車從叉路口衝出,只聽到「砰」的一聲。說時遲那時快,爸爸猛踩煞車,妹妹嚇得大叫;總算沒有造成連環車禍。可是眼前已是血肉模糊,腦漿四溢,「閃電騎士」沒戴安全帽當場死亡,本來是「美麗的星期天」,卻變成「恐怖假期」,爸爸的話使我生難忘:開車一定要小心,寧可慢些不可超速。但是我覺得奇怪?為什麼摩托車被撞得稀爛,而貨車僅是車頭受損而巳?明天上自然課時一定要記得請教老師。

攔截聲音

通風和隔音,是互相衝突的。在生活中,存在各種噪音,若要新鮮空氣,就得打開門窗,但噪音就傳進來,使我們不能得到安寧的生活和讀書環境。故要做此研究,解決通風和隔音的兩難問題。

光與影的色彩遊戲

二年級時,我們學過影子的形成,但生活中光影的變化,卻遠比課本所提的更加複雜、生動。因此,本研究針對光影作一系列觀察、研究,探討「點光源」、「柱狀光源」及「透明物體」下,光影的形式及色彩關係,結果發現:一. 影的形狀、樣式會隨光源位置、物體形狀而改變。二. 多重光源下,隨光源相隔角度的不同,影子重複交疊。三. 兩種以上色光下,影子不只是黑色。由於色光交錯,多個色影交疊,影區外則出現色光疊合。四. 柱狀光源可視為一連串的點光源,因此影子邊緣變成模糊交疊的淡影。多色柱狀光,影更複雜,影色交錯成彩虹般的漸層。五. 透明玻璃也有影子,只是較模糊不易觀察。毛玻璃、彩色膠片因光部分或全部被阻隔,影模糊且影色彩疊合出的影色更複雜。