全國中小學科展

物理科

光學隱像的研究

1.偶然發現同學用的尺,表面的裝飾畫,左看右看會顯出不同的像;用手左右上下移動也是一樣,好像活動的畫,我十分的好奇也感到很有趣,為什會這樣呢?會不會是尺表面的凸出絞路的作用呢?不禁引起我研究的興趣,在老師的指導之下,我和同學展開了探討。

瓜農的奧祕~西瓜成熟與聲音的關係

一般人從小就知道如果要判斷西瓜有無成熟,只要用手輕拍瓜皮,利用聲音的特性就可以知道西瓜是否成熟,此技術看起來容易,卻需有多年經驗之西瓜商始可為之。本研究利用拍擊西瓜所造成之聲音進行非破壞性音波檢測,來探討西瓜之成熟度。換言之,本研究希望在依照西瓜商拍擊的習慣下,從客觀的科學角度,探討存在於西瓜商手上「聽音辨瓜」的奧秘。由研究結果得知,西瓜的拍聲在頻譜中可分為三個頻區,即西瓜殼所造成的高頻區,水及含水量高的果肉所形成的中頻區,及由空洞及含水量低的果肉所造成的低頻區,而西瓜商就是藉由這三種音頻所表現出的綜合效果進行判斷。

光、輪輻與視覺之圓舞曲—疾轉下的定格影像

夜晚的公路上,汽車在路燈下行駛,我們常可見到輪胎的輪輻呈現多樣的變形影像,令人印象深刻。我們花了數年的時間,從大量觀察旋轉葉片著手,找到一個有趣而可靠的規律,然後成功地建立一個基於視覺暫留與總亮度比例調色的模型,再以這個模型去模擬計算各種不同的輪輻在各種旋轉頻率下可能出現的定格影像,終於得到一個完整地,適用各種不同輪輻的公式。藉由這個公式我們可以就任何輻條數,甚至輻條(黑)與輻條之間的間隔(白)不等弧長的輪輻作預測,預測它在任何轉速下可能被看到的已經遠不像靜止輪輻的多樣定格影像。也許日後在特定頻率的光源配合下,這些輪輻影像可以成為偵測的影像來使用,我們只要見到何種預知的影像,便馬上可以知道它的轉速。

翻滾吧!「毛毛蟲」

這個研究從五上自然與生活科技領域中「力與運動」的單元出發,探究最佳翻滾紙彈簧的條件,及影響翻滾的因素。 『DIY』的樂趣,是我們研究這次主題“翻滾吧!『毛毛蟲』”的動力。使用容易取得的紙張,居然能做出有趣的玩具,實在簡單又有意思!首先我們從製作可翻滾的紙彈簧中發現:紙彈簧的內/外直徑大小、圈數和黏接方式都是製作紙彈簧的要件,其次我們也了解到重力、摩擦力、力矩,是紙彈簧翻滾的原因。透過實驗發現:紙張種類、紙張厚度與重量、砂紙粗細、斜面材質、斜面角度、翻滾的位置、不同造型都會影響紙彈簧翻滾的情形,利用前面的實驗結果,可以輕鬆製作出最會翻滾的「紙彈簧」。

向心力實驗之改良再改良──兼談本校推展科學教育之紮根工作

科技可經世濟國其重要性已不可待言,因此政府至望從 事科學教育工作者能做好科教工作。本校物理科教師成 認使命重大,因此致力於科教紮根工作,目前在升學主 義扔未消除之下,本校教師之積極配合方怯是鼓勵學生 在配合現有教材上,例如目前實驗課程鼓勵學生如何加 以用別的方法去做實驗,如何改進、改良。在改進改良 過程中,可觸發學生理論與實驗配合,或產生更創新方 法。所以本校物理教帥現帶頒學生致力於實驗教利之改 良,已獲得多次成功,更得上級重視,尤以去年推出的 水波槽光干涉之改良得全國高中教師組第一名,給我們 更大鼓勵。此次兩套向心力改良實驗是一連串改良中之 一,其中一套已在本校列為正式實驗教材。擬將大量推 廣,現連同最近才改良的一套,一併展示。

繩奇摩力

日常生活中常利用繩子來綑綁一些物件,也透過繩結來交織出安全防護網,這些繩子的廣泛應用可能都和繩子造成的摩擦力息息相關,而繩子摩擦力的產生是透過纏繞的模式,這和一般認知的摩擦力原理可能有所差異。本研究透過繩子與圓柱系統的纏繞,探討影響繩子摩擦力的因素,並發現纏繞圓柱的力道、纏繞圓柱的圈數多寡、及繩子的種類性質都對繩子產生的摩擦力大小有重要性地影響。

馬桶的肚量『溶』的下衛生紙嗎?

衛生紙到底丟不丟馬桶?丟可能會堵住馬桶但可減少疾病的散播及垃圾的清理問題因此本研究針對抽取式、捲筒式、輕便包和濕式衛生紙的纖維結構、密度、長度、吸水性、乾濕支撐力等特性逐一探討,希望找出與衛生紙裂解度最有相關的因子,進而研究水溫、衛生紙的張數、摺疊次數及擦完含水量不同的排泄物後對馬桶水流量的影響,藉以判斷衛生紙該怎麼用才不會堵住馬桶,結果發現: 抽取式衛生紙三張以下或摺疊次數為3次時較不會塞住馬桶。衛生紙纖維密度會影響吸水性、潮濕時的支撐力,進而影響裂解度,然而裂解度和衛生紙沖出馬桶的時間有顯著的相關,我們推測纖維密度是影響衛生紙會不會堵住馬桶的重要因素。 衛生紙的裂解度在室溫(25℃)時裂解度較低。

節節高升-探討甘蔗的毛細現象

什麼﹗網路說外面賣的甘蔗隨意擺放在地板上會吸入污水及貓尿,讓人吃了會生病﹗這到底是真相?還是流言?讓我們利用簡單的實驗來求證,以紅色墨汁替代污水觀察甘蔗吸水的狀況,發現甘蔗的根只有表皮吸收極少量的紅墨水,莖則透過維管束的毛細現象吸入較大量的紅墨水。我們再進一步研究,結果指出甘蔗的莖會因水溶液的密度和性質,影響其毛細現象。根據以上結果,了解如果甘蔗莖直接接觸地上污水,的確會吸入造成污染,因此建議販售甘蔗的店家,存放甘蔗時不要將根去除,莖的切面不可與地面接觸,若要去除可用物品將甘蔗的兩端包住,防止吃下不名的『添加物』。我們也可利用維管束的毛細現象創造出不同風味的甘蔗,讓這種健康營養的食物更加有趣。

冰的奇妙世界

在去年九月二十八日教師節的那一天,爸媽帶我到國際學舍參觀冰雕展,對一個生長在亞熱帶的我來說,這真是神奇的經驗,那些作品雕工的精細,晶塋剔透,真可說是鬼斧神工,與電視上所看大陸冰雕和日本北海道的雪祭來比較,雖然是小巫見大巫,但也令我們全家非常感動。我最感興趣的是上列二處冰材因地處北方,緯度高達五六十以上,取材容易,但在我們這裡幾噸的冰材以冷凍機製造要花費多少電?多少時間呀!有沒有比較省時、省力的製冰方怯呢?用那些材料可以使冰雕作品保持更久?這些問題在上學後和其他幾位同學談起,他們也覺得很有趣,引起我們的好奇,於是請教了陳老師,在陳老師的指導下,我們做了一系列的實驗。

碰撞、能量與形變的探討

根據虎克定律,在彈性限度內,彈簧伸長量與其受力成正比,但彈簧並非完全理想,而受力超過彈限度,則彈簧會有無法恢復的永久形變產生,於是引起了我們的興趣。如果情況是兩物碰撞,其結果又將如何呢?於是便想設計一實驗來採討其奧秘。