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物理科

三論渦漩~乘著歌聲的翅膀

自從進入"渦漩"的領域已經三年了。大至宇宙星雲,小至鞭毛運動,都有它的蹤跡。有天傍晚,一架飛機,劃過天際; 飛機身後拖著好長一道橘色捲線;" 為什麼不是直線?"。秋天轉眼來到,大雁排"人"字型,飛過天際。它們成群的隊伍與我常見的鴿群,截然不同。小鳥難道知道成群結隊時該用哪種隊型?大自然是最好的設計師。看看蜻蜓,它的翅膀和小鳥是多麼的不同; 難怪老師說,別急著去看史帝芬史比柏的電影; 在垃圾桶看看蒼蠅吧!大自然精巧的設計,必有道理。我就從基本起,要知道蜻蜓怎樣飛,先得了解:怎樣停滯空中,不掉下來。如何維持上升力?

色彩的世界

一. 光的色彩世界:(一)光的三原色 :觀察紅光、藍光、綠光疊加一起,形成的彩色世界。(二)三原色下的影子色彩世界 :分別將物體擋在紅光、藍光、綠光之前,觀察影子在不同色光組合下的顏色。(三)玻璃紙下的世界 :將學校建築,分別以景物本色,加上紅、藍、綠色玻璃紙,觀察其呈現的景象。(四)自製轉輪色彩的世界 :自製轉輪,在圓形厚紙板上塗上不同顏色,快速旋轉下觀察呈現的顏色。(五)陽光下的彩色世界:陽光經過寶特瓶、三稜鏡及肥皂泡泡後,觀察呈現的顏色。二. 顏料的色彩世界:(一)顏料混合的色彩:將粉筆、彩色筆、廣告顏料、水彩的顏料三原色混合後,觀察混合後的顏色。(二)顏料在水中的擴散情形:分別將奇異筆、粉筆、彩色筆、廣告顏料、水彩塗在宣紙上,分別放入水中,觀察顏料在水中擴散情形。(三)玻璃紙下的世界:將白紙上塗上紅、橙、黃、綠、藍、紫、咖啡色及黑色顏料呈圓點狀,分別放在紅色、藍色、綠色、黃色玻璃紙組合下,觀察呈現顏色情形。三. 自製酸鹼指示劑的色彩世界:(一)找出適合當指示劑的植物或蔬菜 :在校園中找尋適合當指示劑的植物或蔬菜。(二)觀察自製指示劑在不同 pH 值下呈現的顏色:利用指示劑在溶液不同 pH 值下,觀察呈現不同顏色的色彩世界。

分析透射式勞里X光底片的新方法

X-ray分析在今日有多種用途,不論分子結構或材料的選擇,均有極大的貢獻。可是在使用勞里法( Laue metbod )分析立方晶體 ( cubic aystal)時,發現此法不僅很費時 間,而且效果很差。在師大,我曾經以一個月的時間,學 習以前大家所使用的分析注法。結果發現不但分析的工具不好找,而且分析的結果令人不滿意。因此,我下定決心要找出一種更便、快而準確的方怯。(Her Song-Method)。

雷射溫度計

好幾年前的夏天,我們全家駕車出去遊玩,豔陽高照,我在車內往外欣賞風景,忽然看見車子的前方路面上,好像有一灘水,但車子開過去後,水卻不見蹤影。回家後,我由學習文庫中,知道那是因為高密度的冷空氣和低密度的熱空氣在貼近地面處相接,由於不停的變化,光線折射的結果,使得地面看起來就像水面一樣,前方車子的影像有時也會折射到我的眼睛來。在沙漠或海面上,它常常造成海市蜃樓的產生。上了國中,我於書店的書架上,無意中翻閱到理化第三冊第十六章,裡面詳細描述了有關光的特性,在高中物理第三冊中,也有深入的原理說明,讓我更加深對光折射的了解。為了驗證這些書本上的理論,因此便構思如何在口常生活中,觀察到海市蜃樓的現象,並加以應用。於是在老師的協助下,進行這次研究。

似水非水─有趣的顆粒體

選擇 BB 彈及鋼珠為研究的主體,經由簡單的實驗設計及數據處理,測量其在空心圓柱容器中水平底部的靜態鉛直壓力,分析其出底部水平孔口的流量速率,及流量速率與孔口半徑的關係,並觀察其堵塞和流動現象。發現雖然流動的BB 彈(鋼珠)類似流動的水,但兩者間確有一些不同。

螺管線圈軸心方向磁場的探討

小學時做過一個實驗,把漆包線繞在鐵釘外成螺旋狀,若通以直流電,則螺內會產生一個磁場,把原先沒有磁性的鐵釘變成一個小磁鐵。像這樣通以直流電,便得以產生磁場的螺管線圈,我們很感興趣,因此想設計一個實驗,來探究那些因素會影響螺管線圈的磁場大小。

深不可測嗎?

有一天上自然課 \r 嘉佟:嘿!均惟,你看筷子在水中斷成兩截耶! \r 均惟:本來就會了!連這個都大驚小怪。 \r 嘉佟:那水池中的魚不好抓!原因與「筷子」有關係嗎? \r 均惟:一定是!就是老師剛才上課教的「折射」嘛! \r 嘉佟:好!嗯?????那瓶中的硬幣不管在任何情況下都是站這麼遠才看不見的嗎? \r 均惟:咦!這和「水深」有關嗎?咱們問老師!說不一定有什麼大發現! \r 老師:如果你們對這個問題真有興趣,我們何不來研究,研究! \r (於是我們便利用課餘的時間,展開一連串的探究與實驗。) \r \r \r

又長高了嗎?-毛細管傾斜前後液柱高度變化的討論

在高中教科書中,均介紹毛細管鉛直插入水中後水柱上升的高度公式為h=2γcosα/pgr。經實驗觀察,我們發現毛細管傾斜前後管內水柱高度會有改變,為了解水柱高度改變的原因,於是展開了研究。研究結果: 1.經與毛細管傾斜時的管內水柱總長作比較,發現水柱的增高與管壁潤濕程度有關。 2.傾斜時,因管壁正向力的支撐,可使管內水柱長增加,但水柱液面處表面張力的總拉抬力量沒有改變。 3.各出版社的教科書中,均指液體的表面張力為定值,因此我們原以為毛細管傾斜前後,因管壁潤濕使接觸角減小,而使毛細管傾斜回正後的水柱高度增加。但由我們的實驗結果分析,發現接觸角幾乎不變,因此改為考慮是表面張力或水的密度值的改變。 4.另外,我們有個意外收穫:在許多書籍、文獻或我們參考的歷屆科展研究報告中,大家均指將毛細管壁充分潤濕可使接觸角為0°,但由我們的實驗結果可發現,這是不可能的。

微物視觀-實用的顯微投影機

浩浩蒼蒼的大千世界中,除了人眼所及的巨觀事物外,存在微小尺度底下的世界,更令人嘆為觀止。而顯微鏡的發明,正可滿足人類對微小事物的好奇心。然而,顯微鏡只能受限單人操作及觀察,本研究小組製作一台輔助顯微鏡的投影機,以彌補上述之缺點。整個研究目的是製作一台顯微投影機,並藉由顯微鏡上不同倍率的物鏡及不同焦距之投射透鏡的互相搭配,以達到不同的放大效果。此外,更可利用透鏡的整體放大倍率,以及光屏上的影像大小,反推實際物體的大小。研究過程主要是測量物鏡的物距及像距〈p1、q1〉,以及投射透鏡之物距和像距〈p2、q2〉,且測量光屏上的影像大小,再依據薄透鏡公式及放大倍率公式求出欲得的物理量。研究結果的確能從光屏上見到顯微投影機投射出的清楚影像,且能精準量出影像之大小反求出實際物體大小。討論中對整個實驗中人為和儀器造成的誤差,以及實驗過程中其餘因素產生的誤差作一番探討。最後結論是針對顯微投影機未來的期許及本研究小組的實驗心得。

迷踨蝴蝶球之謎

棒球投手不但要會投快速直球,還要懂得變化球,藉以擾亂打擊手,掌控球局守勢,其中有一種讓球迷津津樂道、偏偏又令人不解的彈指球,以近乎不旋轉投出,竟得飄忽行徑,美譽蝴蝶球,本研究試以實驗解謎之。