物理科

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。

(一)起子常因無由的帶有磁力，有使其消磁的裝置否？實驗室的磁鐵常一點磁力也沒有，能製作不用電便能使磁鐵充磁的裝置嗎？ (二)鐵工廠的大型電磁鐵，能以電控制其磁力的有無，是否能夠不須電力就能控制一磁鐵磁力的有無呢？便打算製作磁鐵磁力的開關。

本研究著重在觀察水滴的碰撞，以微量滴管控制水滴質量由0.01g~0.05g漸增，以高速相機拍攝，紀錄極短時間內的碰撞過程，而後將照片分析，求出碰撞前、碰撞後動能變化，計算出動能損耗率，最後以圖表呈現數據，找出其中特別的發展趨勢。實驗結果發現：(1)水滴碰撞後融合或分開的機率受質量影響；(2)在碰撞後動能損耗率方面，主要受水滴質量、入射速度、碰撞參數對水滴粒徑比例、碰撞後融合或分開等，皆有影響，並集中在50%~80%之間；(3)水滴在碰撞後動能竟然增加了！深入研究發現可能與表面位能的釋放有關，並推導出相關公式驗證。

我們在二年級時，學過玩磁鐵；在三年級的團體活動時間，我們選擇科學小組。有一天，老師拿來磁鐵，過了一會兒，老師好像變魔術般的變出了許多奇怪的圖形，我感到好奇，問老師是否可做更多這樣有趣又美麗的圖形；是否可以把圖形固定起來。於是老師就和我們討論並指導我們做各種實驗。

在四年級上自然課時，上到了第一單元「力是什麼」，老師提到了「力可以使物體移動，用力的大小可以控制物體移動的快慢及速度」，還做了一個很簡單的「吸管火箭」。這個小東西立刻引起我們很大的興趣，於是我們結合三年級上美勞課時所做的「竹筷槍」，進一步改良發射器，將「吸管火箭」做更進一步的改良與研究。\r 我們想「吸管火箭」可能可以成為小孩在玩「炫光溜溜球」、「戰鬥陀螺」外的另一項新樂趣，它取材簡單、易於製作，而且還可以訓練小朋友手腦並用，自己「動手DIY 」，環保又經濟。希望未來宛如「飛機」的化身─「吸管火箭」，可以成為小朋友無聊的消遣，自己製造、獨一無二的手工玩具可以讓他們快樂似神仙。如果想知道我們的實驗，請繼續看下去喔！\r

拿幾個圓筒（或球）在一個斜面上滾動，您想，那一類的圓筒（或球）能滾得最快呢？重的或輕的？長的或短的？空心或實心的？粗的或細的？鐵的或鋁的？上面這個頁驗非常有趣，可媲美伽利略在比薩斜塔做的自由落體實驗，也正是小學五年上期自然科學實驗教材”圓筒的滾動一所要探討的。

我們藉由高速射影機觀察水在彈力球內受撞擊的運動情況，探討不同的情況下對彈跳高度比的影響。在不同落下高度方面，我們發現彈跳高度比不受初始落下高度影響。而在不同體積填充比方面，我們發現第二次彈跳高度比，與體積填充比成二次函數的關係，且極值發生在體積填充比為50%時。我們進一步從能量的觀點探討實驗結果，發現第一次彈跳後的能量損失正比於總質量承上初始落下高度，第二次彈跳所產生的能量損失，視為液體量與剩餘空間的競爭。比較往後的彈跳與液體體積填充比的關係，並再次從能量觀點探討之。我們發現，可以就由研究二、三的遞迴關係式推導出往後彈跳能量損失的關係。我們再次從能量觀點，解釋水運動情形如何與研究所得的關係式呼應。

(一)暑假參加科學研習，教授讓我們實地操作，來暸解一些物理現象，讓我們感到興趣的是有關波動（振動）現象，如( 1 )藉由示波器而瞭解聲音振動的週期性和二維簡諧振動。( 2 )梅爾得實驗：藉電振音叉與繩的振動而瞭解駐波與共振原理，其中波速的計算還是由一個我們不瞭解的公式 而得。因為我們只瞭解 v = fλ以求波速。 (二)在物理課本分子模型中讀過一個模型：粒子周圍都有 6 個粒子，且其間引力以彈簧相連接示意，我們想知道該粒子到底是作何種運動？ (三)由以上研習營的活動和設計實驗，我們決心自行設計一個新的機械式的振源，又能改變振動的振幅，又能改變振動頻率的振源，又能直接測量頻率，來進行一連串的振動實驗。

在整個研究中主要是利用自製儀器來完成實驗，並運用光在三稜鏡中的折射情形，來推論凸（凹）透鏡的聚光情形。在研究一中，利用回收的環保材料重新改良理化課本中凸透鏡成像實驗。使學習者清楚瞭解實像的觀念，即使外界光源較強時均可清晰成像。並利用國中數學相似三角形的概念，推導出 1/p+1/q=1/f 之成像公式。接著運用研究一的儀器加上多次改良的自製凸透鏡，並改變透鏡內水量的多寡，藉以改變凸透鏡的凸出程度，結果發現焦距愈小時像距愈小。實驗過程中對於漏水及薄膜材質的處理使我們得到很大的成就感。最後研究三的構想源自在進行理化第六章水壓觀測器時，無意間所看到的正立放大的像。我們改變凹透鏡內外的介質，進行水中中空凹透鏡能成實像的實驗。在儀器改良上我們運用注射筒抽氣，並利用滑輪設計出在水中能平穩且緩慢移動的紙屏，尋找成像位置。

本實驗設計一個模擬衛星裝置，記錄運行中的衛星投影在自轉地球上的軌跡，以相對運動之概念加以分析，尋找影響軌跡的變因。並以實驗找出的變因為參數，設計電腦模擬動畫，模擬各種不同的軌跡與實際測量結果對照。應用實驗歸納出來公式驗証福爾摩沙衛星的數據。