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物理科

不可思議的軌跡之研究

由於參觀台中自然科學博物館中的砂擺和去年“擺動與振動交替變換”作品榮獲全國優勝的影響,而讓我們對不同情況下物體擺動的軌跡產生極濃厚的興趣,因此我們希望能繼續對它們作更深一層的探討和瞭解作為第二期研究計劃。

小粉圓大學問

本研究旨在探討影響粉圓煮熟的各項因素及性質:包括物質的熱脹冷縮現象、溫度對物質的影響、物質在不同溫度下的密度變化、物質在不同濃度的溶液中的密度變化,並從力學的角度來測試物質的Q度。

虛實不定的像

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。

如履薄冰風火輪

腳踏車、摩托車、汽車,都是現代人不可或缺的交通工具。透過對車速、坡度、路面、車重的各種實驗,以及輪胎紋路對摩擦力的影響,我們知道下雨天輪胎與地面的摩擦力會減少,而當溫度升高時,瀝青及胎面熔化,車輛有如在薄薄液體上行走,更潛藏著危機。最有效的安全緊急煞車方法,並不是完全踩住煞車,讓車輪煞住,而是稍微放鬆煞車,讓車輪能適度旋轉,以免打滑。

模擬蟑螂腳的機械構造

本研究以探討蟑螂腳的攀附方式,研究蟑螂腳和接觸面不同角度對載重量的影響,結果發現以下現象:一、蟑螂腳與接觸面角度不同,其載重量有明顯差異,其中又以地毯的載重量最重,因此推論蟑螂腳與接觸面角度和攀附能力有關。二、實驗中,無論固定哪一腳,載重量最重者,皆為蟑螂實體攀爬時的原本角度,因此推論生物體攀爬時的原本角度為最佳攀爬狀態。

數位攝影與碰撞一瞬間

本實驗利用「閃光攝影術」,由拍攝桌球碰撞球拍拍面瞬間照片,希望能測量桌球與拍面的接觸時距、摩擦力、恢復係數。近年來,數位相機已經具有單眼相機所有功能,所有攝影參數可記錄調整,並且可以馬上看,作影像處理,大幅降低拍攝費用,若配合高速閃光燈,可以拍到重複曝光的照片,所有的數據由照片測量,是計算碰撞問題的新的構想,適用於所有球類的碰撞。所有球類以桌球最輕,速度很快,與拍面接觸時間很短,會受拍面牽引而旋轉,拍攝桌球碰撞瞬間是高難度挑戰。我們選定一種拍面,將拍面水平移動,桌球鉛直入射拍面,其摩擦力造成的力矩,使反彈的桌球在空中旋轉,由照片測量入射、反彈的位移、球心座標、旋轉的角度,並算出:1. 桌球與拍面的接觸時距?t=1/70~1/370 秒,當球速快則接觸時間較長。2. 桌球與拍面接觸可視為「純滾動」,其摩擦力與桌球對拍面的相對運動有關。 靜摩擦係數 0.06 ?μ? 0.10 ,若拍面移動速度快則摩擦力較大,碰撞後桌球旋轉的角速度較大。3. 恢復係數e=0.78,與桌球入射速度、拍面移動速度無關。

盛氣凌人—探討氣泡對在流體中行進的物體阻力之影響

本實驗的目的是探討氣膜在流體中減少表面摩擦阻力的效應。本實驗利用兩個直立圓筒間的環狀空間注入流體,然後讓內筒旋轉使流體流動,再加入氣泡,測量電壓及電流,藉由P=IV 算出功率,消耗功率越多,則代表所受阻力越大。我們比較空轉、注入流體、加入氣泡之間的功率消耗關係,並以黏滯係數不同的流體,水與甘油,進行實驗。實驗結果顯示加入氣泡所消耗的功率可節省約30%~65%,在高轉速時效果益彰。

見微知“駐”-水珠律動與圓駐波

緣起: 邂逅專題研究、水珠漫舞、剪輯影片,引起我們想更進一步揭開它的神秘面紗。緣續: 了解熱平台上水滴大小的變化及水珠基本的形狀及變化律動。緣繫: 進一步研究水珠多變的面貌,並探討水珠的大小、溫度、停滯時間及變化規律相關機制。緣定: 糾纏在水珠圓舞曲中有如大珠小珠落玉盤的曼妙,其中埋藏了平均圓與能量量子化的律動。

新課程 "圓筒的滾動" 之探討與實測

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。

打水漂兒知多少

學期末老師為獎勵大家表現不錯,特別帶我們到十八閘水源頭郊遊。一些同學忙著起火,一些同學則老練般的烤肉著。另一些不知做什麼的同學便在河邊戲水,比賽打水漂兒,看誰跳得遠,彈得次數多,是不是打水漂兒需要技巧,不單憑力氣的大小呢?引起大家研究的興趣,在老師的指導下,設計多種的實驗開始進行研究 ─ 打水漂兒。