物理科

有一天，爸爸拿一包旺旺仙貝給哥哥和我倆分。哥哥說：「我們來玩一個爭餅乾遊戲。」 方法是我們先取一塊餅乾，各拿住餅乾的一端（握餅乾的長度相同），然後由爸爸當裁判，喊「一二、三」，兩人就同時用力往下扳折。結果，折斷的兩段大小不一樣長；哥哥折的那一段比較小，我的這一段比較大。於是又繼續做幾次，結果都一樣。爸爸說：「奇怪！弟弟的力氣比較小，怎麼每次都贏得大塊的？」 我覺得很有趣，於是請老師指導，和幾個同學研究這個問題。

去年哥哥參加聯考時，每天都很用功地做功課，他在做功課時，總是把耳機套在頭上，奇怪！哥哥怎麼一邊做功課，一邊聽音樂呢？仔細一看，他的耳機並沒接在錄音機上，哥哥告訴我說：「他並不在聽音樂，掛耳機是為了防止外來的雜音。」他把耳機拿下來，我看到耳機裡面塾了一塊厚厚的泡綿，我說：這泡綿做什麼的？哥哥說：這可以加強隔音的效果，我覺得很好玩，找了很多質地不同，厚度不一樣的東西，剪成橢圓形，分別遮住兩邊耳朵，果然有些束西隔音效果很好，有些東西效果很差，但是沒有辦法很正確的分別效果的好壞，所以我們就作了「什麼東西隔音效果最好」的實驗。

擠壓眼藥水瓶，瓶裏的藥水就一滴一滴滴下來。學了「表面張力」後，知道水滴是由於表面張力作用所造成的。但是「一液體一滴體積的大小有怎樣的差異，其體積大小與表面張力有如何的關係？」又是一個問題，於是我們利用種種方法來求解決。

本組利用自製的「彈性測試裝置」，探討溫度、濕度對乒乓球拍拍面彈性的影響。經實驗後發現，正膠或反膠拍面的彈性都會受環境中的溫、濕度影響。其簡述如下：環境中的溫度越高，拍面彈性越佳；溫度越低，拍面彈性越差。濕度越低，拍面彈性越佳；濕度越高，拍面彈性越差。而且：一、正膠(長顆粒)拍面在溫度20℃-25℃、濕度55%-65%時彈性變化最大。二、正膠(短顆粒)拍面在溫度15℃-20℃、濕度70%-75%時彈性變化最大。三、反膠(平面)拍面之彈性緩和的隨溫度升高而變佳；隨濕度增加而變差。台灣地區年均溫約24℃，相對溼度約70%~85%，影響彈性最大的溫度及濕度範圍正好皆落於此區塊，因此，在台灣地區進行的桌球比賽應特別注意溫度及濕度對桌球拍拍面彈性的影響。

暑假我和家人一起到海水浴場去游泳，就感覺海水的浮力比游泳池的水浮力大，我心裡想，水中加了鹽浮力會增加，那麼水中加糖、加?粉、加沙拉油、加酒精浮力會增加嗎？還有其他變因會影響水的浮力嗎？於是就動手做實驗，大膽假設、細心求證。

自從去年十二月十六日突聞美匪建交這則令人義憤填膺的消息後，舉國上下，憤概激昂，掀起了愛國捐獻運動，在全國同胞紛紛踴躍捐輸下籌集了一筆相當可觀的國防建設基金，其中有些人慷慨解囊的表現，真令人感動。在讀了報上這些報導之後，使我們聯想起最根本的救國之道，還是在發展國防科技”因為花費昂貴的代價向別國購買飛彈飛機，終非長遠之計，我國原是優秀民族，國人的智慧才能絕不輸於別人，我們應該可以培育大批的科技人才，而科技人才的培養，需要從小紮下良好的根基，而且本校位置特殊，正處於台南機場航道上，為飛機必經之地，每當飛機飛過時，許多兒童不由自主的舉頭仰望，眼光中流露出十分嚮往的神情，腦海中也許會想：飛機是怎樣起飛的呢？它又怎能這樣自由自在的在天空飛行呢？勞作課上到模型飛機的製作，學生們總是興極盎然，但是做好的飛機無處試飛，又怎麼知道它的性能如何呢？在一次偶然機會裹，由於閱讀一本飛行雜誌，發現航空界先進們以風洞來測量機翼的升力，以致興起製作一簡易風洞的念頭，打算利用團體話動時間來引導對科學活動有興趣的孩子們，去研究這類問題。

在國中理化課本中，我們所學到的─《電流和磁的關係》，我們都知道「當電磁靠近金屬時，金屬內的磁場會發生變化，此時金屬會有『電流』的產生，進而使檢流計的指針發生偏轉，英國科學家法拉第在1831 年，將這個現象稱為─『感應電流』」。因此我們選擇銅、鋁兩種金屬管探討不同強度的磁鐵在金屬管中作自由落體時感應電流與磁鐵落下速度的變化關係。在本研究中，我們首先要找出能準確測量磁鐵從金屬管落下的時間的裝置，於是我們利用數位相機、放大鏡、馬錶設計了「同步攝影法」，來改善手按測量的不準確。藉由電腦的影像分析，在不同厚度(1.55、3.10 ㎜)與不同金屬管(銅、鋁)的研究發現以厚銅金屬管的效果最佳，此現象應與感應電流的大小與金屬材質的電阻大小成反比有關。在不同厚度的金屬管中改變磁鐵磁場強度的實驗發現薄金屬管在磁鐵磁場強度約為5000 高斯及厚金屬管磁鐵磁場強度約為3000 高斯時鐵落下的速度為等速度運動。其次在將金屬管切割成有缺口的實驗中，我們發現感應電流的現象依然存在，這現象顯示在金屬管中的感應電流不是沿著圓形的管子而形成，而是當磁鐵靠近金屬管時，在金屬管的管壁間可以形成無數連續的小「渦電流」，這無數的小渦電流在管壁內產生無數感應磁場形成「磁阻」用來抵抗磁鐵的下降。最後利用磁鐵、鋁管、定滑輪、砝碼組及投影片捲成的電梯設計「磁浮升降梯」、「磁緩衝機」可以在沒有電力的情況下將升降梯的速度控制在0.18 公尺/秒的安全速度，及磁緩衝機的設計可使蛋由4 公尺高落下卻完好如初不會破裂。

用雙手合攏當樂器，掌心空間當共鳴箱，用嘴吹氣在兩大拇指之間的空隙，吹出的聲音像笛音一般，這就是「手笛」。能吹出笛音跟嘴形無關，要成功的吹出笛音而不是氣音，須符合3個條件：1.吹孔空隙要小（＜0.15公分）；2.吹孔空隙兩旁要有彈性物質（兩大拇指的肉）；3.要順著掌心空間切線位置吹氣。而我們也發現：1.掌指關節間愈寬，笛音愈低；2.掌心空間直圓周長愈長，笛音愈低；3.愈用力吹手笛，笛音愈高；4.吹孔寬不影響音高；5.掌根開洞愈大，笛音愈高；6.掌心空間愈大，開洞要更大才有明顯的音高變化；7.手指開洞會比掌根開洞影響手笛音高來的明顯；8.手笛開洞的位置會影響它的音高，距離氣流其始位置較近，影響音高較明顯。

我們用樂高積木自製磁浮列車，卻發現懸浮平穩沒有想像中容易，於是開始一系列有關單面牆懸浮、摩擦力與綜效磁力的實驗，想找出列車懸浮平穩的秘密。在不同材質的單面牆摩擦力實驗中，利用列車可移動的最小軌道傾斜角度畫圖估算摩擦力，並與掛砝碼最大靜摩擦力的實驗數據比較，得到一致的摩擦力結果：木頭磨光滑 < 木頭 < 壓克力 < 砂紙。 列車的懸浮高度與重量有關，懸浮平穩會有一靠牆的力，須鋪置寬軌道，列車外側磁鐵對齊軌道正上方，靠牆內側磁鐵對齊軌道左側。列車在單面牆（木頭磨光滑）成功懸浮的力平衡狀態為：靜摩擦係數0.28，重力59gw，正向力12.5 gw，列車與軌道的綜效磁力60 gw，水平夾角78 度。最後運用電池或太陽能板加裝風扇驅動磁浮列車前進。

肯特管藉由聲音的干涉產生駐波，並在駐波中的波節與波節之間，產生規則的層次線紋。此週期性結構，類似於光纖光柵的布拉格繞射或是聲子晶體，其成因機制頗值得深入發掘。本研究的目的除了研究肯特管的駐波現象外，主要是探討此週期性線紋的成因。 利用PASCO感測器，輸入不同的聲音頻率，由傅立葉轉換我們發現除了基音是造成駐波的主要原因，也找出管中不同位置的波譜，發現保麗龍球跳動較高處的波譜變化較大，波漣的形成，必須聲波強度達到某一個臨界值，造成氣漩。由實驗結果，我們證明波漣形成是肯特管中微小的氣漩變化，造成輕如保麗龍球或細灰等物質，排列成層次分明的波漣狀，類似於聲子晶體的結構，應該可以阻擋在某些聲波頻率通過，造成濾波效果。未來，我們希望將圓柱形肯特管改成方型肯特管，來模擬或探究大自然中細砂的沙丘成因。