全國中小學科展

物理科

排笛排敵

『正確的使用筷子』一直是我們所忽略的議題,中國人使用筷子用餐是從遠古流傳下來的,古時又稱其為「箸」,日常生活當中對筷子的運用是非常有講究的。但反觀現代人能正確使用筷子的人數卻越來越少,到底怎樣的一雙筷子才是適合我們自己的呢?筷子要多長?筷子要使用哪一種材質好呢?要怎麼握筷子呢?筷子越輕越好還是越重越好呢?有沒有正確輔助的方法?希望能藉由這樣的研究,找出適合輔助大家正確的握筷姿勢,讓大家能輕鬆的使用筷子。

魔力水球

本研究主要是用實驗室中的圓底燒瓶、水槽及水,設計以不同的組合方式,形成放大與縮小的像,藉此探討放大率及影響放大率的變因,並更進一步利用此裝置,調節光的聚焦程度,以達到改良通訊距離的目的。結果:1.此實驗的設計可以看到,因為空氣與液體(水)兩種不同的介質,而產生的放大或縮小的界面現象,當液體界面為凸面時,會形成放大的像;當液體界面為凹面時,會形成縮小的像;如果只有一種介質時,則不會形成放大及縮小的像。2.探討影響水球透鏡界面現象的變因:(1) 凸界面時,水球透鏡的半徑越大,放大率越小;濃度越大,光的頻率越大,水溶液的溫度越高,放大率則越大。(2) 凹界面時,水球透鏡的半徑越大,放大率變化不大;濃度越大,光的頻率越大,水溶液的溫度越高,放大率越小。3.將水球透鏡應用到改良通訊距離:(1) 水球透鏡的焦距隨著水球透鏡半徑的變大而變大。(2) 改良通訊距離結果是【二個水球透鏡的通訊距離>一個水球透鏡的通訊距離>沒有水球透鏡的通訊距離】。4. 影響水球透鏡通訊距離的變因: (1) 水球透鏡半徑越大,通訊距離越遠。(2) 液體濃度越大,通訊距離越短。(3) 光經過有顏色的水時,會縮短通訊距離,而其中綠色的水,通訊距離最遠。(4) 水溫度越高,通訊距離越短。(5) 不同種類的介質對光的吸收與散射程度有所不同,因此通訊距離也不同。

黑盒子的秘密

陳羚怡的叔叔送他一個神奇的禮物,他帶到學校來,每一位同學對這黑盒子都感到好奇,您看,這個黑盒子的外表方方正正的,黑色的外衣,顯得高貴大方,盒子的頂端有一長孔,投下十元,從正面玻璃往裡面看,看不到錢幣,只看到一個懸掛在空中的物體,為什麼不會掉下來?它是真實的物體,還是虛幻的海市蜃樓,大家都想揭開這個黑盒子神祕的面紗,於是著手研究。

「沙」氣騰騰 –流體化床變因與自製沙箱之研究

我們看到網路影片,一位工程師製作了流體化床浴缸,人埋在沙中玩沙像玩水一樣!影片中透過空氣就能產生固液態轉換的模式引起我們的興趣,讓我們想自己製作流體化床沙箱。首先我們以電動鼓風機替代影片中的高壓氮氣瓶,並找到連接電動鼓風機和PVC水管的方法,製作出水管流體化床沙箱,並研究影響沙箱噴沙的各種變因與水管鑽孔的最佳方式。 我們察覺「表面產生越多沙泡」,流體化效果越好!也研發出流體化效果更佳的製作方法「氣泡石流體化床」,也就是利用透氣陶瓷氣泡石當作隔層,下方保留氣室,讓空氣切割更細、噴氣更均勻。同時歸納出流體化床四種特色:流體化、減少摩擦力、改變沙體密度、固液體轉換,根據特色想出許多應用於生活中的點子。

共振之研究

在自然界中,共振的現象幾乎是無所不包,無所不至,不僅涵蓋了物理界以及化學界,也遍及於我們日常生活當中,其重要性自不待言。所謂「桃李不言,下自成蹊」,「共振」猶如桃李之甜美,激發了作者研究的決心。

水被電死了

我們觀察液體在電場中受靜電力而被吸引之現象,發現這個現象和液體的極性無關,並提出了液體是受靜電感應而帶電之理論。我們設計實驗加以驗證,發現帶電之液體在電場中除了受吸引之外,也可以被排斥。

當彈簧遇見滑鼠

彈簧震盪是簡諧運動的形式之一,我們除了利用光學滑鼠路徑記錄成是紀錄質點簡諧運動的軌跡外,還使用EXCEL中『傅立葉分析』的功能繪出『頻譜圖』,藉此找出震動質1點的頻率。我們更進一步將彈簧以不同的連接方式,如兩個耦合諧振子(Two doupled Harmonic Oscillators)以及二維的簡諧運動(Hamonic Oscillations in two Dimensions),再次利用光學滑鼠和滑鼠路徑記錄程式將質點的運動軌跡重現『視覺化』外,還加以分析其運動模式。

「帆」是有訣竅~OP小帆船帆的角度與風向對航速之探究

本研究為本校六年級帆船班的小朋友在愛河學習操作PO帆船時,根據帆船教練指導的操帆策略,實際運用在帆船比賽時所面臨的疑問,加上運用高年級自然課【力與運動】單元學到的科學原理及老師補充的「白努力定律」「牛頓運動定律」設計一連串研究,探究OP帆船在不同的風向下 ( 順風、側風等 ),操帆的角度與中央板的搭配如何影響帆船航行的速度。 本研究從OP帆船在愛河上實際操作基本操帆原理開始,原打算使用真實OP帆船在愛河水域進行實測,考量各種控制變因後,改丈量OP帆船等比例製作縮小10:1的OP小帆船,在自製的室內水道,自行改裝風扇牆,並搭配自製簡易風洞來整流風扇牆。盡量控制各種變因進行實驗探究。

有風不起浪

此次研究主要是在探討水面上覆有油層和風吹起波的影響。以前航海的船員們就已發現若在水面上倒一層油,可以抑制風將水面吹起波浪,甚至以此方法預防船難的發生。這種現象已有許多研究人員嘗試解釋,但文獻上查到的資料仍眾說紛紜,缺乏定論。我們這次研究的主要目標是以實驗的方法探討風速、油層厚度、和黏滯性的影響,並研究雙層流體如何抑制 Kelvin Helmholtz 不穩定性以解釋此現象。

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。