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物理科

天上掉下來的禮物-善變的流星

焊錫經由焊槍加熱,達到高溫時熔化成液態,此時表面張力作用使其外形呈現球體,而焊錫滴與焊槍又因附著力的作用,焊錫不會馬上滴落。當熔化的焊錫滴達一定程度大小,重力大於表面張力造成之拉力而滴落。偶然的機會,我們將焊錫滴入水中,而滴落的焊錫在不同的條件下會再度凝固成各種形狀,我們探討各種不同的條件下(高度、深度、液體種類、溫度…等),焊錫再度凝固為各種形狀過程的機制與其物理原理。

擺的共振與能的轉移

物理第三冊;波動單元,我們用音叉作"拍"的實驗。拍是同一方向進行的兩波,其頻率相差不多時由於干涉作用,聲響而增強,時而減弱,彼此互有規律的變化。但課本未提起,兩音叉振動頻率相同而引起的共嗚(共振)問題。頻率相同的兩音叉,若鼓動一音叉,其振動能夠傳播另一音叉引起振動而嗚響。由物體若無受外力作用,靜止的是永久靜止的「慣性定律」可知另一音叉必受外力作用,其外力如何傳播而來呢?我們利用擺的共振,探討其過程。

水是否有彈性?水在碰撞中的彈性研究

本實驗室以探討剛體碰撞運動的方式來探討水碰撞後的彈性係數(coefficient of restitution)以及碰撞後的速度計算;以雷射光進行準直校準;數位攝影機進行拍攝,最後,以拋體運動、碰撞理論與及流體性質作為分析的依據。 計算出: 1.水和剛體以及水與水碰撞的彈性細數皆≒0.47,並推測當超過單一水分子所組成的水和自然界中大部分物體碰撞時彈性係數皆等於水與水碰撞時所的的數值。 2.入射水柱初速與排開速率的比值≒3.48 3.歸納出理論計算水與水碰撞後初速計算式V理論初速 = 2‧Vs‧cosβ+ΔV 即理論上碰撞後速度等於兩倍的入射速度的水平投影加上鉛直投影所造成的水平排開速度,利用此事可理論上計算水的彈性係數。 4.利用彈性係數以及結論三的關係式可在理論上計算出碰撞後速度以及碰撞後反彈水滴的反彈角。

彈珠與溶液

晚餐時哥哥把喜歡把肉或菜沾醬油「露」吃,弟弟卻喜歡沾醬油「膏」吃,妹妹覺得很奇怪就問媽媽說:「醬油露和醬油膏到氏有何不同?」媽媽說:「醬油露比較稀,醬油膏比較濃”」什麼叫「濃」或「稀」?妹妹簡直分不清楚,媽媽要我替妹妹說明,於是引起了我研究的興趣。

電潤濕

這是一個研究水珠受到外加電場而改變形狀的實驗,我們利用儀器,組成一「水滴微觀平台裝置」,再加以電場,並對以下變因進行實驗: (a)水量及溼度的改變。 (b)電場(電極間的電壓、距離、及正極負極的位置) (c)水珠(NaNO3 水溶液、NaCl 水溶液、RO 逆滲透水、二次去離子水)。 我們在固定溼度(84%)及溫度(25℃)下進行實驗。進而,我們發現,外加的鉛直方向電場不論正負極位於上或下,都較未加電場時不易變扁;當水珠使用NaCl 水溶液時,其濃度與水珠的變扁速率有密切關係。因此我們又更進一步地取了 NaNO3 水溶液進行實驗,發現NaNO3 較NaCl 更易受影響。

單擺週期的疑惑-不同重力下單擺週期的改變

緣自於康軒版自然與生活科技第3 冊第一章的活動1-4,有關單擺週期的介紹,也因老師的提問---將單擺裝置移至月球上,週期會如何改變?因此展開此次的研究:首先,我們利用定滑輪及鐵塊設計了可以改變加速度的裝置,以便單擺能在不同加速度系統下擺動。我們以高速閃光燈及單眼照相機拍下在加速度系統下擺動的乒乓球,以便分析加速度及週期之間的關係,為了測量快速運動物體移動的時間,我們將電子碼錶拆解,並分析它的計時是如何運作,因此我們從電子碼錶內接出三條電線,利用這三條電線的通電與否,可以開始及結束計時,就如同光電計時器般,利用這個裝置,我們可測出加速度的大小。

樹叉為什麼不會飛--回旋鏢的飛行研究

「為什麼樹叉不會飛?」我們是標準的卡通迷,每天下午回家第一件事情就是先看卡通影片,前些時候有一部「科學小飛俠」的卡通影片裡面的小飛俠用一種武器,很像注音符號中的「ㄑ」,但是威力無窮一丟出去小但惡魔黨壞人死光,而且武器還會自動的飛回來呢!於是我就自己鋸下一個取哪武器一模一樣的樹叉用力一丟,咦!它只會往前飛,卻不會回來呀!請教老師這們奇怪的問題後,老師說那武器「回旋鏢」是澳洲土人用來殺獵物用的:「但是為什麼會飛而且會回來呢?」其中的道理只好大家來研究了。

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?

免電冰箱-汽化熱的研究

一則「四年零電費」的新聞引起我們對免電冰箱的好奇,透過探討水、組成材質、盆外環境等因素與盆內溫度的關係,了解(1)水的汽化熱是免電冰箱降溫的主因,但水太多或太少,降溫效果反而不好(2)水溫並不影響最後的降溫效果(3)保水性佳且達到最大含水量的填充物有利於降溫(4)內盆材質的差異未有顯著影響(5)外盆材質具有孔隙降溫效果較佳(6)使用的液體避免含有顆粒雜質,以酒精最佳、純水次之,考量成本,建議使用純水(7)高溫度、低濕度、通風及較大的空氣接觸面積有利於降溫(8)照射太陽不利降溫。「水」有強的氫鍵,汽化熱相當高,應用於免電冰箱有良好的降溫效果,對蔬果保存,具有環保、節能、簡易的實用價值。

轉角遇到光

本實驗對光纖的導光特性進行研究,證實太陽光可透過光纖引導,進行照明之利用。由 於教室內的人工照明需求量很高,台灣四季雖有充足日光,學校建築物本身受限於環境,無 法以綠建築概念建造,若開發太陽光纖照明技術,就可節省大量電能耗費,減少二氧化碳的 排放量。本實驗量測教室內自然採光及人工照明下的空間照度,以評估太陽光纖照明的需求 性,並研究日光燈的等照度圖及模擬方法,可以評估室內的照度分佈及需要補充照明的位置。 經實驗發現,教室內人工照明的照度略不足,且搭配自然採光的燈具配置與控制也不完善。 本實驗最後以模型屋的光纖導光實驗,模擬光纖照明應用的可行性,發現太陽光經聚光後再 經光纖傳導,其能量使用效率相當高。希望藉由創意的實驗設計,對太陽光纖照明科技能有 進一步的了解,並為地球環保盡一份力量!