物理科

我們在科學園遊會中見識到「紙」的力量，就展開有關的研究。在閱讀相關報告後，決定以「圖畫紙」及紙上放量杯、連續倒水的方式實驗。研究發現：以短邊對折或以對角線為基準線對折處理的圖畫紙，摺數越多載重越強。而以短邊為底畫出不同夾角為基準線的折紙實驗，則角度越大載重就越強。再深入分別研究摺數、每摺高度、每摺頂角角度，則發現摺數越多、高度越低、頂角60度載重效果最好。若在折紙下面黏貼紙條或底板固定兩邊，載重比未固定的好。在空心圓柱和放射狀柱體實驗，發現圓周較大效果較好，在柱內加上十字或米字柱體載重力會更增強；柱體承受不了時，常常是以柱身凹陷或是旋轉方式倒下。最後，我們也實驗證明紙柱越短載重力就越強。

在國中理化課本中，我們所學到的─《電流和磁的關係》，我們都知道「當電磁靠近金屬時，金屬內的磁場會發生變化，此時金屬會有『電流』的產生，進而使檢流計的指針發生偏轉，英國科學家法拉第在1831 年，將這個現象稱為─『感應電流』」。因此我們選擇銅、鋁兩種金屬管探討不同強度的磁鐵在金屬管中作自由落體時感應電流與磁鐵落下速度的變化關係。在本研究中，我們首先要找出能準確測量磁鐵從金屬管落下的時間的裝置，於是我們利用數位相機、放大鏡、馬錶設計了「同步攝影法」，來改善手按測量的不準確。藉由電腦的影像分析，在不同厚度(1.55、3.10 ㎜)與不同金屬管(銅、鋁)的研究發現以厚銅金屬管的效果最佳，此現象應與感應電流的大小與金屬材質的電阻大小成反比有關。在不同厚度的金屬管中改變磁鐵磁場強度的實驗發現薄金屬管在磁鐵磁場強度約為5000 高斯及厚金屬管磁鐵磁場強度約為3000 高斯時鐵落下的速度為等速度運動。其次在將金屬管切割成有缺口的實驗中，我們發現感應電流的現象依然存在，這現象顯示在金屬管中的感應電流不是沿著圓形的管子而形成，而是當磁鐵靠近金屬管時，在金屬管的管壁間可以形成無數連續的小「渦電流」，這無數的小渦電流在管壁內產生無數感應磁場形成「磁阻」用來抵抗磁鐵的下降。最後利用磁鐵、鋁管、定滑輪、砝碼組及投影片捲成的電梯設計「磁浮升降梯」、「磁緩衝機」可以在沒有電力的情況下將升降梯的速度控制在0.18 公尺/秒的安全速度，及磁緩衝機的設計可使蛋由4 公尺高落下卻完好如初不會破裂。

夏天到海邊游泳看到大輪船在海面行駛得很穩，但撿起一塊石頭往水裏一放就沈下去了，再從水裏拾起邢塊石頭覺得比剛剛輕了，所以我就想到兩個問題請教老師：1.大輪船為什慶會浮？小石子反而下沉？2.在水中拿東西為什麼比較輕?

本文之主要工作可分為下列幾部分：(一)首先利用光柵校正各種雷射光(紅、綠、紫)的波長。(二)利用各種波長的雷射光來做司乃耳定律實驗及彩虹原理實驗，測量液體折射率後並比較它們的準確度。(三)採用準確度較高的測量方法「彩虹原理」，測量多種混合液體的折射率。(四)利用實驗結果去探討多種混合液體之折射率的計算模式。由實驗結果分析，可獲得以下重要結論：第一，利用彩虹原理測量液體(或多種混合液體)折射率具有很高的準確度。第二，本組找到了混合液體之折射率的新計算模式；且利用此計算模式，可迅速且準確調配出所想要之折射率的混合溶液。

有別於過去很多研究飛機的科展作品都在探討飛機如何飛得遠、飛得久，本實驗的目的，主要在尋找珍珠板飛機為什麼能迴旋的秘密及影響它的因素？剛開始我們利用「自製風洞」測試珍珠板飛機的主翼與水平尾翼之裝置角對飛機產生的迴旋力量，進一步來說明迴旋的原理。然後試射九種裝置角配對的飛機來測量迴旋直徑，並找出最適合的組合來進行下一步的實驗。接著，分別改變飛機及發射平台的各種變因，並找出這些變因對珍珠板飛機的迴旋直徑有什麼影響？最後我們設計各種迴旋飛機的創意造型和技術玩法，並且活用迴旋原理，創造出令人驚奇的迴旋奇機！建議可應用到教學、健身運動或趣味科學遊戲之用。

首先我們討論純水的溫度-密度關係，發現在20~50℃間溫度越大密度越小，並且近似於線性關係。再者，藉由討論伽利略溫度計的原理，嘗試利用周遭素材自製該溫度計。然而，在這樣的溫度範圍之中，純水對於溫度相當不敏感，以至於利用純水製造伽利略溫度計有一定的難度，所以我們討論下列兩點：\r 1. 溫度標示球的設計。\r 2. 不同溶質的水溶液其溫度－密度關係。\r 由設計溫度標示球，我們發現伽利略溫度計若要靈敏，其密度必須極接近水溶液的密度，並且形狀必須盡量呈現下廣上窄。而當我們測量不同物質其水溶液溫度－密度關係，我們分別比較食鹽水、尿素與酒精，經比較結果發現三個溶液的靈敏度分別為：食鹽水溶液＞尿素水溶液＞酒精水溶液，完全符合我們的推測。

我們在九十一年十一月開始準備做科學實驗，利用 學校的筆記型電腦和麥克風開始做聲音錄音測試實驗，使用的軟體是在家庭錄音室網站（網址：http://club.ntu.edu.tw/~NTUMCS/studio.htm）下載的 Gold Wave 軟體，發覺這是一個可以試試看的聲音實驗。於是我們在 九十一年十一月測試，十二月初開始做實驗，並於九十二年四月底完成實驗，整個實驗歷時約半年，做實驗時間是利用禮拜六的早上。利用九十一年五月，這一個月整理數據，寫研究報告。第一個實驗是利用一支高感度麥克風（離原點 90~40 為公尺），和一支小麥克風（置於原點）來接收同一槍聲，我們利用兩支麥克風的距離除於電腦錄音程式上兩支麥克風槍聲的時間間隔，即為聲速。接下來，我們做短距離聲音的隔音實驗，將警報器置於紙箱同一位置並固定，紙箱包覆不同的材質，改變包覆材質的層數，並改變紙箱距小麥克風距離（小麥克風處為原點，接上電腦），比較隔音效果，並探討不同箱子大小，是否影響聲音振幅。第三個實驗是利用較長距離的收音（約 40 公尺），利用一把雨傘，將大麥克風綁在雨傘的中央收音，改變雨傘張開角度，看是否影響聲音振幅大小，另外我們也做了一個類似雨傘模型，貼上珍珠板，測試是否影響聲音振幅大小。

斑馬的黑白條紋被認為可能會降低溫度，由實驗發現，黑白條紋組的上升速度較黑組與白組慢，白組又比黑組慢，接著測量表面溫度，黑白條紋組外部的白條上升速度比黑條快，內部黑條比白條上升速度快。溫度上升時，大瓶升溫的速度較小瓶快；下降時，大瓶與小瓶的降溫速度無顯著差異。改變黑白條紋的方向、粗細，不會影響上升與下降的溫度變化。另外將白條紋換成銀色，升溫時，銀組速度最慢，銀黑組次之，黑白組最快，降溫時亦相同。最後，觀察煙的對流實驗發現黑白條紋組表面空氣具有對流的存在，並推測造成黑白條紋組升溫較緩慢有四種對流可能性。

我們這整個實驗中的所有小實驗，都有自己的理由和為什麼要進行實驗的原因，不過到底是什麼原因讓我們開始進行這個實驗呢？ 原來是電視廣告，“茶樹油洗潔精的廣告”，一滴就靈：那個一滴就靈的現象讓我們全班印象深刻，一小滴的洗潔精竟然有哪麼大的力量，把整盤的油膩給拉到盤子的邊邊；小學生巧連智正好也進行著水面上的油彩實驗，所以我們決定要求好好的研究一下這些奇特的現象，經過了二個月的實驗，發現用牛奶來當作實驗樣本很容易觀察，又用色素滴在牛奶上來觀察運動的方向，就像是拔河比賽一樣，所以我們的實驗報告的題目就叫做“牛奶上的拔河遊戲”，其實就是研究表面張力。

在熱學實驗中，如求比熱、熔化熱等，普遍存在一個大問題─熱會消失。傳統方法是以隔熱材料來防止熱的散失。這種方法一方面無法完全隔熱，一方面普通學校無力購買這些昂貴的器材。因此我們自創實驗方式，在隔熱設備極差下，求出精確的實驗值。