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物理科

振盪反應─顏色振盪

我們在“ 科學教育月刊”中(1),看到陳素貞教授介紹“化學魔術一振盪化學反應 ” ,引起我們對振盪反應的好奇與興趣。上述文章介紹一些非平衡系統中,某些物種在消失一段時間後會再生成,生成一段時間後會再消失,週而復始地做週期性的振盪。這些反應可以是顏色在時間上的振盪,或是化學波紋在空間上的振盪。這些魔術般的振盪反應與牛命現象如心跳、新陳代謝、生物鐘等有密切的關係,簡直太神奇了。我們於是更想進一步探討振盪反應─顏色振盪的反應機構。

開洞駐波的探討

關於管子鑽洞,目前的理論是:鑽洞後即可將洞的位置視為波腹。但是經過我們的實驗,我們認為這樣的理論有點並不正確。我們發現駐波共鳴點位置的變化量跟洞的位置、洞的大小、洞與管口的面積比值皆有關連,且已加深探討了開啟複數個洞、使用不同頻率時的情形。

流光飛舞~神奇的水光導

利用水柱發生全反射傳遞光線,形成水光導,本研究探討水光導的發生機制、最佳傳遞條件與導光率大小,最後再與固態光纖進行比較。研究中發現,流速慢、射程過近的水流,易受壁流現象而提高臨界高度,提早消失光點;水流射程過遠,只要超過破裂點,光線損耗加快,光導效果變差。由軌跡方程式求出噴流軌跡長,並測量光點面積,以求出導光率,發現傳播越遠,損耗係數越大,水光導與固態光纖的指數損耗模式不同,其為2階多項式的損耗模式,可由方程式算出最大導光距離。三種光源中,以長波長的紅光有較佳導光效果,藍光較易散射而縮短傳遞距離。利用雨水產生光導效果,可利用在綠建築或太陽光傳輸系統上,深具應用價值。

父親的童年──迴力螺的探討

父親經常在飯後和我們聊天,有一次,他提到他的童年往事,他說那時候,大家都很窮,父母根本沒有錢給小孩子買玩具,平常,小孩子的玩具都是自己動手做的,就像一個瓶蓋加上一條線,可以玩上一天。 當然,好奇的我立即要求父親教我做,只見父親拿起鐵槌將瓶蓋捶平,成了一塊圓鐵片,然後,在鐵片中央挖兩個小孔,並將線穿入二個小孔後打結,最後,將線繞一繞,再用力一拉一放,這個圓鐵片就轉了起來,我很好奇,它為什麼會轉?它叫什麼名字?當時,父親也說不上來,於是,我到學校請教老師,老師說它為何會轉,我們可以進行實驗,研究看看,探尋其中的奧祕,至於它叫什麼名字,老師也不知道,在本文中暫且先稱呼這個圓鐵片為「迴力螺」。

沙瀑我愛羅的流沙忍術

本研究利用壓克力盒、沙子、小保麗龍球等簡易材料,自製多種不同排列的孔洞模式來尋找最佳的顆粒流化現象,發現影響顆粒流化有三種主因: 1.孔洞大小:直徑2mm,孔與孔之間的距離為2公分為最佳,面積越大則孔數越多, 孔數=(長/2)+1*(寬/2)+1。 2.顆粒:必須使用完全乾燥的沙子(顆粒大小為0.2~0.5mm之間)或小保麗龍球,顆粒高度5~25公分,無法使用綠豆、鹽、糖、麵粉等物品來代替。 3.氣流強度:氣壓大小需適中,太大會造成顆粒激烈翻騰或噴發,太小顆粒會不動或只微微震動。 最後利用分層彩沙與彩色小保麗龍球來探討流化軌跡與流化程度,藉由色層的移動,成功觀察顆粒流化軌跡的變化。

繞圈高手----呼啦呼啦

當洗頭的時後,擠洗髮精時,洗髮精由瓶子擠到手上時,流出來的洗髮精尾端會帶動整個流出來的洗髮精流柱一起轉圈,非常好玩,就像洗髮精流柱在搖呼啦圈一樣,但洗手時水卻不會轉圈,到底洗髮精為什麼會轉圈呢?和之前在二上理化課本第四章-壓力和浮力有關嗎?

憤怒的冰點

暑假中天氣炎熱,弟弟提議把養樂多飲料,倒進杯裡放在冰箱冷凍內結冰。但是隔天發現亞克力杯裂掉,連同冰也一起裂掉,於是引發我們一連串的研究。開學後我們提議把這些素材,當作今年科學展覽的體裁。也再請教自然科學蔡老師及王老師,在他們的協助下。作有系統的探討,液體的結冰。

扯鈴真好玩

我們是一群鄉下的小孩子,從小就有愛好自然及運動的天性。有一天看到老師雙手扯動著一個輪子把玩著,感到很驚訝與好奇,一問之下才知那是我國古老童玩“扯鈴”。經老師的指導與介紹,我們開始學習,沒幾天扯鈴果然得心應手嗡嗡作響,好不迷人,就這樣我們愛上了它,而揮別了電動玩具,時日一久,我們學會了很多動作,同時發現優美的動作需有快速的運鈴才能完成。因此,我們在老師的指導下嘗試各種探討實驗。終於我們技術突飛猛進,首次參加比賽即獲得七十六年全國中正杯團體冠軍,為了使民俗體育更蓬勃發展。我們願把我們的研究探討提出供有興趣者參考。

力學振燙之實驗設計與液體黏滯係數的探討

振盪是力學上常見的現象,但是,高中物理課本中所討論的簡諧振盪,只是一種理想狀態,即質點以一定的振幅繼續不斷地振盪著,不管時間多久,振盪的現象還是存在的。這似乎和我們生活的經驗相違背。所以乃設計實驗探討加上阻尼作用後的振盪情形及其應用。

分子大小測定之研究-肥皂膜的實驗

在國中二年級的化學課本第六章第一節裏,我們學習了測量硬脂酸的分子有多大。此實驗是將一定量的硬脂酸石油醚溶液,滴加於水面上,由於表面張力而展開形成一層薄膜,然後量其表面積,由體積÷面積=厚度,而此厚度就是硬脂酸分子的大小了。但是全班同學在結束此實驗後發現,由於硬脂酸展開方式不同,產生了很大的誤差,因此同學們開始對此實驗進行討論,討論產生誤差的可能變因。將此討論結果,歸納出五大因素如下:(一)滴加一滴硬脂酸石油醚溶液的體積,無法正確的量出。(二)所使用的硬脂酸的特質。(三)滴加時,滴管到水面的高度。(四)水的溫度、硬脂酸的溫度,以及薄膜展開情況。(五)滑石粉的特質(粗細)。以上是我們討論出可能產生誤差的原因,由於班上沒有時間再設計實驗裝置來做進一步的驗證,因此延到假日再詳細的檢討,經老師的同意,設計實驗裝置,同時選擇幾種物質來做,其結果肥皂水效果很好,故改用肥皂水來做,從肥皂水的結果來證明產生誤差的因素,實驗設法使此誤差降低到最小。同時提高其正確性。因此實驗包括實驗裝置的設計,及表面張力等。完全是屬於物理關係”故參加物理科的展覽。