全國中小學科展

物理科

國音單韻的波型分析

實驗探討液體的黏滯性

(一)上高中後,得國立成功大學甄試進入南區理化資優生輔導班,一年多以來,每兩個星期日在成大物理、化學系進行研討、實驗等。在研習高二物理第二冊時,對於第十章物體力學甚感興趣。 (二)第二冊物體實驗手冊並未編列有關流體力學的實驗;本校科學教育輔導教師李老師曾製作一套有關流體力學的實驗器材,參加全國第廿二屆科學展覽獲獎(1),在他的指導下,發展出本套器材,不但可用來說明高中物理第二冊§10-5連續方程式,驗證§10-6白努利方程式,還可以很方便又精確的測量液體黏滯係數。

先聲奪人─從共鳴管到共振子

本實驗利用音效處理軟體混合各頻率sin波,作為強迫共振系統聲源,測出容器的共振頻率,發現圓柱形的窄頸容器具有一系列泛音,但其中的基音頻率變化卻符合赫爾姆霍茲共振子的理論趨勢,顯示系統的共振同時具有駐波及共振子的性質。進一步測量瓶內各點的振幅發現其聲波共振的方式與共振子有相當的共通性,卻也有駐波的存在。

魔法光學-探討光的折射現象

研究雷射光在玻璃棒中的行進路徑,並探討雷射光通過玻璃棒時所產生的折射現象。結果發現:當水平雷射光入射垂直立於地面玻璃棒時,原先的雷射光點水平散開成「一」字狀,且玻璃棒越細,散開的一字越長,即散開的角度較大。當雷射光非垂直入射玻璃棒時(玻璃棒傾斜),折射後的圖案是彎曲的,且玻璃棒越細或是傾斜角度越大,折射光彎的幅度就會越大。當雷射光通過不透光的細銅線或是透光的釣魚線時,投射出不一樣的干涉條紋,遵循不一樣的干涉模式。我們釐清此干涉條紋形成的原因,並找到消除干涉條紋的方法。

落葉飄飄何所似

我們在學校裡時常看到樹葉翻翻滾滾的飄落,有的急速旋轉,有的前後擺動,飄落型態截然不同,為什麼會有這麼多變化呢?大家都很好奇,因此我們組隊、設計實驗並進行研究。

電磁爐上玩花樣

電磁爐如何將水煮開、食物煮熟?其工作原理我們認為應該有三種:電流磁效應、電磁感應、電流熱效應。即電磁爐外接電源使爐內的線圈板產生磁場,再由磁場的變化使爐面的加熱容器產生感應電流,又因加熱容器材質的電阻而產生熱量。設計三大部分實驗:測試電磁爐內的線圈板產生磁效應的強弱,並以家用單芯電線繞製線圈,探討爐內線圈板磁場的變化,造成繞製線圈產生感應電壓大小的變因。進而設計各種形式的線圈,測其感應電壓的值,配合電路原理,焊接串聯、並聯小燈座,裝置適當功率的小燈泡,觀察其趣味性的變化。最後再以不同形狀、大小的鐵片,代表加熱容器的底部與四周,探究容器產生感應電流(渦電流)的現象。本實驗設計希望能統合國中理化「電與磁」的相關內容,作為輔助學習的教材,使學習更具趣味性、更有效果。

筒中求翼 ─研究飛行筒投射條件對於飛行狀態的影響並探討其飛行原理

本實驗使用PPE板及橡膠圈來仿製X-Zylo飛行筒,藉由改變飛行筒的形狀和製作筒翼來了解陀螺儀原理在飛行筒中的作用。再改變飛行筒的構造,以增厚橡膠圈、加裝透明片、製作半內側半外側飛行筒等方式,來探討伯努力原理在飛行筒中的效果。實驗結果發現,陀螺儀原理可使飛行筒穩定旋轉,伯努力原理則在本實驗中看不出明顯效果,攻角有助於飛行筒產生向上的升力,使飛行得更遠。

膜上的波扭

與肥皂泡膜相關的科學現象與研究很多,本研究主要目的在探討影響肥皂膜波速的因素。實驗以振動產生器連接一光碟盒,在光碟盒上固定一圓形框,圓形框上附著一片圓形肥皂膜,由電腦軟體透過介面及功率放大器來驅動。為提高準確度,設計了二維游標尺裝置、橫向定位裝置來進行測量。並配合高速閃光燈進行仔細的觀察與紀錄。實驗結果發現波速會隨著頻率而變,得出了一個經驗公式v=62.5×f0.3,此關係不受膜的厚度、振幅、面積、成分比影響。且愈接近圓心處的波速愈快,而波腹的振幅也是愈接近圓心愈大。

爸爸童年的玩意

有一天,鹿耳門天后宮在舉行廟會,展示了一些童玩,其中也有老師指導我們製作過的好玩童玩。有一件是爸爸童年的玩意,那個玩具是用古錢和竹筷做成的,利用棉線做動力,我很喜歡,就利用課餘時間找幾位同學一起來玩,也玩出了一些科學的方法。

輻射熱計量計之轉速研究

本研究乃經由控制系統溫度、光源照度與氣體壓力的變化來觀察輻射熱計量計的轉速所受影響;根據我們所要控制的變因,設計出各種實驗系統以利觀察,如關於溫度控制方面有氣體控溫與水箱控溫,光源照度則以高功率變壓器調控之,氣體壓力部分雖然有待進一步發展,根據我們的推測也能在不久的將來完成這項變因控制。並且經過嚴謹的推導公式,其所呈現的理論與實驗所得結果互相支持,顯示我們的實驗是非常成功的。