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物理科

穿得輕鬆,穿得暖和

天氣漸漸變涼了,媽媽把冬天的衣服拿出來準備過冬,把夏天的衣服收起來。我發現冬天的衣服都是藍色、黑色等較暗的顏色,且布料較厚;夏天的衣服則是白色、粉紅色等較淺的顏色而布料較薄。我想起夏天穿藍色長褲在外面玩覺得好熱,改穿白色長褲就覺得涼快多了,難道顏色與質料和冷熱有關嗎?於是請老師指導,做了相關的實驗。

『撞』亂了我的心-鐵磁性物質,磁分子的巨觀性質與聲速

本實驗以鐵磁性物質作為實驗材料,經由鐵球撞擊鐵棒的方式,以線圈纏繞在鐵棒上感測振波的行進,並探討線圈所捕捉的波形代表的意義;影響振波及訊號的變因很多,如鐵球撞擊鐵棒的速度、線圈的匝數與圈密度、鐵棒切口面角度、線圈擺放位置,我們均根據變因控制原則一一加以驗證,並證實線圈得到的訊號為聲波通過時的所產生的,鐵棒切口的角度確實會影響聲波的反射。本實驗最後以單一線圈在鐵棒中不同位置感測以及利用雙線圈在鐵棒的兩端感測,所得到的聲波速度約為 5217m/s,與標準值比較誤差約為 1.6%。由實驗中得到的感測波波形有奇怪的地方,如線圈在碰撞端時感測波形的第一個波電壓相對甚高,經驗證是由鐵球引起,假如鐵球換成非鐵磁性材料的物體,第一個波則無隆起現象。另外未碰撞時,線圈即可感測到一些零亂的訊號,可能是來自於背景電磁波訊號,假如可以消除,對於觀測會有很大的幫助。

燒半壺不如燒一壺-影響瓦斯爐加熱效果變因之研究

將水加熱的過程中,會受到容器大小、容器形狀、水量及火力大小等因素,影響使用能源的多寡。因此將這些種種變因做組合,研究將水加熱時間的變化,並利用實驗找出最節省能源的方法。實驗結果:我們發現一次燒一整鍋的水,會比裝半鍋分兩次燒加起來的燃料還要少。但有時候如果使用小火慢慢燒,會比用大火快燒省下更多的能量。

物體在液中之運動探討終端速度可能嗎?

在運動學中經常看到物體在水中的運動,總是忽略阻力;不然就當成理想情形打算。但是,加上阻力小球將如何運動?物體在液體中終端速度究竟有多大?以下就是我們的研究。

接地氣(Earthing)- 家用交流電下相關因子對人體電位之影響

電力生活的「人為電磁汙染」使環境常達到德國健康住宅電磁波規範的極強干擾等級,其一影響是使人體與地表產生交流電位差。根據文獻,人體接地後對電場有屏蔽作用,地表的自由電子易在人體轉移,使人體電位和大地相同,產生「接地氣」的療效。 本研究探討如何精準測量人體電位(以地表為零電位)?調查生活環境中人體電位的實際情況,並廣泛探討在家用交流電下,人體、電器、接地等變因對人體電位的影響。研究結果能提供日常生活中人體接地的建議,以減少人體的生物電功能受到干擾。 本研究也深入探討實驗過程中新奇或難解的現象。發現人體晃動能產生電位差;人體電位和電線距離的平方成反比;影響人體電位的主因是低頻電場而非電流,破除常見誤解。

無風區的奧秘

風吹過物體後,會在物體的後面形成無風的區域,本研究及透過自製的儀器測量,並描繪出在不同情況下,無風區的形狀及大小,且驗證無風區面積大小與阻力的關係。

紅外線的異想世界

我們所進行的研究,是利用最近相當盛行的紅外線攝影,來探索自然界中紅外線世界的科學原理和現象;透過特殊的紅外線濾鏡,搭配攝影機的CCD特殊功能,揭露有機世界、無機世界之間的紅外線特質,做為後續研究發展的基礎。 發現紅外線世界和我們熟悉的可見光多采多姿,最大的不同點就在於單純的量化,紅外線表現出來的只有能量的多寡-利用電腦圖像軟體Photoshop解析其中的色階強度,雖然在研究過程中感受到的是如圖片的黑白灰階,但呈現出來的科學現象卻遠比可見光世界來得精采;讓我們能以紅外線的量化數據,來嘗試解讀各種自然現象。 這整個實驗設計約可分為三大類,一是包含日月雲天體的探索,二是有機世界的表象,三則是人造與無機世界的紅外線特質。

音速小子 - 不同氣體及氣壓對於音速的影響

對於在理化課聽到的物質密度愈大,聲音傳播速度越快,溫度越高音速越快,公式v=331.5+0.6T是溫度對聲音的關係,提出了質疑,本作品利用在盒中裝設超音波感測器來驗證v=331.5+0.6T的準確性,以及在不同的氣體,不同氣壓下音速的改變,得出氣體平均分子量越大,聲音傳播的速度越慢的結果,而氣體中氣壓愈大,聲音傳播的速度就越快。

以重力驅動之微流道細胞分離器

本研究利用一種不需藉外加幫浦,以重力驅動即可自行使液體流動且形成層流的系統。因微流道的尺寸夠小,足以形成層流,再由系統中入口、出口儲液槽的高度差、毛細現象以及表面張力,驅動流道中的液體、形成流速穩定的層流。由層流的性質得知,死菌只能隨流層前進,而因活菌有運動能力,能自由分布於系統中,如此便可將死亡及活力較差的大腸桿菌從中分離,並探討各種影響細菌分離的機制。

榕樹下的小圓圈

我們喜歡到校園中的大榕樹下玩,奇怪!地面上有許多小圓圈的光,這些小圓圈是哪個兒來的呢?我們想:小圓圈一定和陽光、細縫有關係。