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物理科

鉛筆的心事

我們上自然自然科學「岩石和礦物」這個單元時,老師問小朋友:「鉛筆的筆心是用什麼做成的呢?」全班不約而同的說:「鉛!」老師搖搖頭說:「不對,那是以前,所以才叫鉛筆,現在的鉛筆是用石墨和黏土做成的。」有一天老師發現耀文的作業寫得很整齊,但看起來髒髒的,老師告訴耀文換不同筆心的鉛筆,就能寫成好看又乾淨的字了,大家心中有個疑問:「筆心和字的乾淨、骯髒有關係嗎?」老師說:「筆心的主要成份“石墨”與我們寫的字有很大的關聯呢!我們對鉛筆的 “心事 ”感到十分好奇,於是在老師的協助下,我們幾位同學對“筆心”展開一連串探討實驗活動。

固態結構的導熱性質之探討

實驗動機與目的 熱是能的一種形式,在固態的物質中,原子的振盪表現了熱,振盪能量的轉移造成了熱能的傳導。在電的非導體中,熱能的傳遞全靠聲子的傳遞,如果分子的固態結構諧和,依聲子的速度,固態結構的導熱率應該相當大。但是因為分子的排列非完美,及聲子的碰撞的反跳過程,所以固態結構的導熱率非常有限。不同的固熊結構對聲子的散射也不同,所以各種固體的導熱率也不同。因此我們做了一系列的推論與實驗,來了解電的非導體中,固態結構如何影響導熱率。另外,對電的導體來說,自由電子與聲子的碰撞造成能量的轉移,自由電子的運動使導體的導熱率增加。我們也設計了實驗,來了解自由電子的運動對增加導熱率的貢獻。

我知道,你是誰!

玩具汽車壞了,我好奇地把它拆下來,發現車殼、車輪、齒輪及電池、馬達等其他一些零件,都用鐵、銅和幾種不知名的金屬所製成的。另外還發現各種金屬除了顏色光澤上有差別之外,軟硬也不盡相同;車子各部份所用的金屬種類都不一樣,如車身部份用鐵製作,電池、電線則用銅線或銅塊。是不是因為每種金屬都有它特有的性質,使得用途也就不同?因此,引起我和幾位同學研究金屬的興趣,於是請教老師,在老師指導下,開始進行研究。

環狀泡泡產生機制之探討

形成泡泡環的主要因素為:外圍液體由氣泡底部衝入氣泡內貫穿氣泡而形成泡泡環。 起始孔徑的形狀不會影響泡泡環的形成。 在雙孔的實驗中,若孔重疊,則可視為單孔;而不重疊孔氣泡混合後會產生壓力大的混合區,造成中間破裂而不成環。 在相同孔徑下,泡泡環離開時間與外加壓力及外力時間無關。 由連續方程式可推知孔徑越小的氣泡成長所需時間越短。 當泡泡達到離開噴射孔的時間,即使外力繼續作用,還是無法增加氣泡的體積,所以會有達到飽和值的趨勢。 使用球型氣泡模型來解釋外加壓力增加,氣泡體積亦增加的趨勢。 利用離開噴射孔氣體體積等於氣體進入氣泡的體積,可解釋外力時間與體積成正向增加關係。而氣泡在成長過程中,體積膨脹率隨時間而增大。

揭開魔瓶之謎

去年學校舉行校外教學和小朋友到新竹青草湖十,有許多小販在賣"魔瓶"只要用手輕輕一握,瓶忠液體就千變萬化,好玩極了,玩呀!玩呀!問題就來了,「老師,這"紅水"為什麼會上升?」老師,這"綠水"是什麼?」我玩了玩,想了又想,一時也說不出個道理來,只好無奈地說:「小朋友,等老師回去研究看看,是不是能找出答案。」

浮標靈敏度的測定

浮標局部的物理特質為變因,逐步掌握靈敏度與變因間的關係以對照釣場的口傳經驗。

氣體模型製作與探討

目前對於氣體分子之處理,因其數量龐大,行為繁雜,效應無法精確估計,故往往以臆測性的統計方法處理之。為了解決此困難,吾等乃構思利用電算機之模擬,製作出高效率模型,徹底解決氣體分子處理之困難,並廣泛地供需求者使用或研究。

鐵達尼下沉,傑克!還會活嗎?

實驗中主要探討水面下有一圓板向下運動時,對受力球(在圓板上方)產生的速度變化的影響;以及受力球在脫離圓板的影響時,距離圓板的大小關係為何?裝置中水面下有一受力球,受力球下有一圓板。當圓板向下移動時,在圓板上方會形成低壓區。受力球下方的低壓區(因為圓板向下運動所形成)造成受力球上方的壓力大於受力球下方的壓力,使得受力球向下運動。圓板移動速度的快慢,會影響圓板上方壓力的大小。在受力球上下壓力差的不同下,向下運動的速度也不同。此外,圓板上方的壓力變化會改變對受力球的影響範圍。反觀在各組圓板在以不同速度下沉時,當受力球無持續向下加速時,受力球與圓板的距離也會不同。

工字型的魅力

為什麼在建造一座二、三十層高的大樓時,它的樑柱鋼筋都是用工字鐵呢?是為了省材料,或者是偷工減料?為什麼不用實心鋼鐵來建造比較堅固,比較牢靠呢?到底工字型這個結構的主作用在哪裡呢?我心中充滿著許多疑問和好奇,為了解開心中的疑惑,我決定用實物來作實驗,研究研究這中間是不是暗藏了許多玄機,相信你也跟我一樣,迫不急待的想知道這個謎底,讓我們一起來揭曉吧!

水的呼吸─水中溶氧量的研究

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。