物理科

上美勞課，老師教我們用吸管，外纏鐵絲加以吹氣可以讓保麗龍球飄浮在空中，吹的氣愈久，在空中停留時間愈長，好玩極了。這種情形不禁也讓我們想知道球為什麼可以像幽浮一樣浮在空中，在好奇的吸引下，我們展開研究，並且創造了不同的玩法，真是高興極了。

家裡魚缸理所養的魚是很活耀的台灣溪魚，每當發生停電時，幫浦停止打氣，溪魚就會集體浮到水面，而旦動作變得遲緩，張嘴咬水，好像很痛苦的樣子，苔是趕怏用電池式幫浦打氣，幾分鐘後，所有的魚兒又活潑的急速游動，像是吃了菠菜一樣，我對這種現象很好奇，於是去請教老師，得知是水中溶氧量不同的綠故， 但是我更想知道魚兒要多少氧氣量才夠呢？而旦哪些因素影響含氧量的變化呢？含氧量能增高、降低到多少呢？我找了要好的同學，在老師的指導下一起研究。

本作品從運用平面鏡反射、透鏡折射原理及數學相似三角形的公式倒推出凸、凹透鏡的鏡像公式後， 並可藉由理論的推導、作圖， 構想出可行的素描機設計。我們以學校現有的凸、凹透鏡及回收紙箱、平面鏡等簡易工具，設計出第一代單凸透鏡素描機及第二代凸凹雙透鏡素描機， 並能以定點觀測及驗證比較， 可做到將景物縮小、放大成像於描圖紙上的目標。

為了深入的探討輪子轉動，我們將光碟插入水管設計成「光碟輪」；並設計可調整傾斜角度的「發射架」，可改變力矩的「動能裝置」，組合成「光碟輪動能系統」，分析「光碟輪」轉動的現象。我們發現棉線向前纏，光碟輪會先向後轉動，再向前進動轉彎；驗證了繩子位移大小、施力大小會影響輪子動能，輪子動能越大，轉速會較快、越慢停止、路徑較直、繞的圈圈較大較多；輪子傾斜角越大、斜坡傾斜角度越大、施力偏移角度越大，光碟輪的轉彎角度越大；輪子越輕、軸越短或間隔越近，轉速越快；大光碟輪比小光碟輪直線速度快很多，應是轉速、半徑共同影響造成的。最後，我們利用研究結果，設計了光碟輪的爬坡、轉彎、保齡球、距離賽等遊戲。

紅、黃、藍是色彩的三原色，每種顏色都隱藏了不同的原色在裡頭！不只是陽光、彩色筆及水彩…等，就連日常生活中隨處可見的糖果、水果裡頭都有著繽紛的色彩。

本實驗探討水從寶特瓶流出時的速率變化曲線，實驗內容包括(一)改變寶特瓶傾斜的角度、(二)上下振動寶特瓶、(三)原地轉動寶特瓶、(四)於寶特瓶後戳洞等實驗。水從寶特瓶流出時，我們讓水流入1000mL 量筒內，並以數位相機攝影量筒內水量的變化。影片於電腦播放，每0.2 秒記錄量筒內水的體積數據，分析數據並作時間-體積關係圖，比較各實驗的流速曲線並討論影響流速的原因。

何謂懸案？前無古人，後無來者，歷久之謎，費心猜疑…過去的資料中常有類似的研究，但幾乎都是強制渦流的實驗，為自然渦流者其實細看也只略敘一二，今日，我們探討其原因結構及未曾出現在資料中的『裙苞』（見結論之三），聽我們細說從頭。

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。

在牛奶中滴入清潔劑，會觸發液體間的表面張力差，形成馬拉高尼流(Marangoni flows)。本研究使用3D列印製造流道與迷宮板，於迷宮中注入一層牛奶，並在起點滴入清潔劑，使得牛奶液面上的色素走出一條可通向迷宮終點的正確路徑。藉由攝影並以軟體Tracker分析色素的流動情形，了解其背後解謎的真相。研究發現：液體種類、流道狀態、終點的面積、流道的岔路與彎道數、溫度差異，皆會對色素流動產生影響。在無解流道、簡單幾何流道、多重路徑迷宮及唯一路徑的迷宮中，色素的流道選擇產生許多有趣的樣態。我們將其概念轉化成有趣的液動導航並與Google導航進行比較分析後，引入並修正A*演算法導入Python模擬棋盤格流道導航，嘗試呈現出流體行為的計算機思維。

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」。