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物理科

竹蜻蜓的奇幻飛行

為探究童玩竹蜻蜓的飛行,我們利用簡單的馬達及電池組設計升力測量器,由電子磅秤測量旋轉前後的重量差,推算出竹蜻蜓升力大小,並利用冰棒棍來製作各種竹蜻蜓葉片,以探討形狀、寬度、長度及葉片的角度對竹蜻蜓飛行的影響。結果發現葉片提供升力,使竹蜻蜓飛行,而葉片的長寬及角度均影響升力。其中以長寬均為4公分的正方形,15度摺角的葉片升力最大,做成的竹蜻蜓飛得最高最遠。

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?

水流倒退嚕---研究水的附壁現象

本研究主要設計多種實驗方法,了解水流通過曲面時,影響附壁力大小的各種變因,藉以了解在日常生活中倒水或實驗室中使用燒杯、量筒等,為何只要一個角度不對,水就會不聽話的沿杯壁流下。我們利用高度差造成不同的出口壓力,自製水流量控制器精準的提供穩定水流,才能在不同流量速率,使用下列方法來研究附壁力: 一、測量水流流出杯口的水平射程。二、傾斜容器測量開始有附壁流與全部附壁流的臨界角。三、測量水流沿圓柱流動的水平位移。四、自製儀器來測量水流的黏滯力和附壁力的大小。使用上述方法所得的結論大致相符,增加實驗結果的可信性,我們歸納出常用容器的附壁作用程度和容器杯口的形狀關係,體會到小小的設計卻有很深的科學原理隱含其中。

壓力與水共舞

利用喝完的汽水瓶及打氣筒等簡單儀器,取代用水銀做波以耳定律實驗的方式來測量氣壓的大小。液體因氣壓及液壓的推動使水噴出,由所學的水平拋射推得液體噴出速度,修正空氣阻力等因素後,以白努利方程式可以測量封閉式汽水瓶容器內部的氣體壓力。而我們依此種方式測得1大氣壓力約為9.2×104~1.25×105N/㎡,誤差約3.7%~23.4%,同時也証明真實氣體並非遵守波以耳定律。

杯子與茶壺的對話

以自行裝設的簡易實驗器材來觀察液體流出圓口容器口時之狀態,並針對其壁流現象和液體流量、濃度及容器口之間的關係加以討論。

揭開「稻草人」作用的奧秘

暑假爸爸帶我出國旅遊,在中正機場看到停在機場的飛機,它的引擎前端畫有黑色的眼珠,覺得很奇怪。便問爸爸,但他也不知所以然,衹好等到開學再請教老師。老師要我們大家起搜集有關資料及實地實驗。我們便在老師的指導下進行實驗工作。

它抓不住我-鐵片磁化的探討與研究

磁鐵會將磁性物質吸引到兩極磁力最強處,這是我們熟悉的模式,然而在實驗中我們卻發現了不同的現象:鐵片會被吸引至磁鐵側邊而非一般所認為的磁鐵的中央。因此自製了磁力測量計探討此現象,結果發現鐵片與磁鐵之間吸引力不單會受到磁場影響,還會因為鐵片不同的放置方向而有截然不同的受力結果。因此構想了一連串的實驗深入的探討鐵片磁化與磁場的關聯。實驗中看到單一薄鐵片之NS極殘磁無法分佈於上下兩面,但當鐵片增厚鐵片磁化方式又符合我們所熟悉的模式:距離磁鐵較近的一端會產生異相吸。我們從這實驗得知磁化非課本所教NS極會順著磁力線走,而是一種金屬內部相斥力和外加磁場所達成的平衡。

比一比真有趣

上完自然課磁鐵的單元之後,有幾個問題一直盤旋在腦海裡老師說"一塊磁鐵有南北兩極,兩塊磁鐵吸在一起之後還是只有兩極"。我覺得很奇怪,為什麼不是四極呢?如果仍然是兩極的話,那麼磁力是否互相抵銷了?或是增大了?怎樣才能比較出來呢?我自己試了幾次也找了幾位同學共同研究,都無法用數字表示出來,只好請教老師了。老師認為我們的問題很有趣,就提供我們幾種方法,由全班同學一起來做實驗。

四輪車和小山坡

六上自然課本我們在做「四輪車和小山坡」實驗時,發現學校所用的實驗器材不太理想更好,,四輪車常偏離軌道,木塊被撞後常亂滾,距離很難測量,我們心想能不能有又簡單的方法呢?

咻--看!誰射得遠?

本作品係由學生課堂上操作「力的傳播」實驗,課餘之暇引發而出的疑問及興趣,以設計出能射得最遠的空氣槍,所進行的科學探究活動。首先找出最適合的槍管及子彈,為嚴格的控制各項變因,設計了「發射裝置台」以輔助實驗,接下來分別探討子彈重量、發射口徑、發射角度、發射高度及壓縮空氣量與發射距離的關係。結果發現:空氣槍要射得遠需符合以下六個因素,即子彈與管口需密合、發射口徑窄、子彈重量輕、發射角度為 45°、發射高度高、空氣量大。