全國中小學科展

物理科

雨漸收、風漸停,覓虹霓,織彩夢

雨後天晴時,天邊偶爾可見一彎彩虹。為了探索虹的祕密,就借用了學校的分光儀來觀察陽光所產生的色散;在觀察時發現:在光譜中,出現了一條條的暗線,爾後看了書籍的說明,才知道那些暗線是太陽光譜被氣體所吸收而形成的。於是我們想:在大氣中的污染物質,會不會影響到天空中的虹或分光儀中的光譜呢?

有趣的光-怎樣傳光最好

去年中秋節晚上我和弟弟跟著爸爸、媽媽到內湖國家公園去賞月,那天月亮好亮、好圓啊!我們在遊戲當中,我卻發現有一個先生賣一個奇怪的東西,那是一車像釣魚線一樣的塑膠線,約五十條,二端很整齊的綁在一起,一邊就讓他長長短短的散開,在下面把手的地方裝 上手電筒,和小燈泡,當開關打開後,塑膠線的一端就發出各色光芒。「哇!好漂亮!」弟弟大聲的叫!我卻對那些線發生興趣,為什麼塑膠繩可以發光呢?我問老師這個問題,老師就幫我分組,並且指導我和幾位同學一起共同研究這問題。

沒有水銀嘛會通

在理化第一冊中曾經探討大氣壓力,我們開始對這環繞在地球外圍的大氣感到好奇,而在托里切利的實驗中 76㎝ 水銀柱,相當於 10㎝ 水柱高,對我們而言極為抽象,加上汞蒸氣有毒,所以我們從未做過此實驗,所以想利用這次科學展覽的機會,看看是否能避開汞蒸氣的毒性,又能安全操作之實驗方法來測量大氣壓力的大小。

亮不亮由你

本實驗探討照度受到哪些因素影響,發現燈泡種類、兩端電壓、電流大小均會影響照度。此外還探討節能的可能性,發現正確使用LED燈,確實能使耗電電功率降低,接著利用LED燈的光源來設計簡單實用的三原色光實驗裝置,希望能使國中課程的實驗更容易被觀察。最後試著去探究以LED做光源時,在平面及空間中不同位置的照度分布,期待將結果應用在日常生活中。

竹炮音量控制之研究

我們在課堂上學過燃燒的要素與產物,也學過聲音的振動與音量大小;同時在許多新聞報導與慶典活動中,我們可見到竹炮的蹤影;雖然網路上可以查詢到的相關資訊很多但仍覺得不真實,於是我們實地探訪操作竹炮,親身經驗聲音的震撼,使我們興奮不已但也使我們產生一些好奇想法:如何才能製造出最炫最大聲的竹炮?經過一連串資料搜尋與探討,我們以音爆、共鳴為主體發展一系列實驗,驗證在特定材質、口徑、高度與特定的氣體量時,可以獲得最大的音爆與共鳴值。

一兩撥干金

有一次我看到電視上有一個會氣功的師父,正在表演「踩蛋功夫」,結果在我心目中非常脆弱的蛋,經他踏過卻完好如初,我心裡不禁納悶,是他氣功厲害呢?還是蛋殼的功夫了得?於是我找了幾位好友,在老師的指導下,一起來探討蛋的承受力。

讓振動現形 ── 垂直振動的顯示與擴散研究

音叉的振動或敲鼓時鼓皮的振動,雖然可以感覺得到,但是他振動的時間太短且振動的速度太快,觀察他總讓人感覺不夠明確。本研究是透過各種方法要創造出一個可以量化、可以明確顯示振動大小的儀器,並以此儀器做振動擴散的研究。

終端速度

液體中之自由落體與液體的黏滯性有關,本實驗找出球體半徑與終端速度之間的關係。利用攝錄機作為紀錄工具,拍攝三種材質(壓克力、玻璃、水晶)的球體在沙拉油中的自由落體過程。使用電腦映像處理軟體將影像分解成幅影像,時間的解析度為1/30 秒。測量球體的高度與時間,分析高度與時間的變化情形,發現終端速度與球體半徑之間的關係。 流體中之運動方程Fdrag = -k1V,無法符合實驗結果。我們的實驗結果顯示油中的自由落體的運動方程應該是Fdrag = -(k1V+ k2V2)。由不同材質的壓克力球(~1.18g/cm3)、玻璃珠(~2.47g/cm3)與水晶球(~2.66g/cm3)所獲得的終端速度(Vt)與球體半徑(a)的關係為a3(ρ-ρ') = 0.00003(aVt)2 + 0.00021(aVt) + 0.00575,其中ρ與ρ'分別為球體密度與沙拉油密度(0.90 g/cm3)。

知音難尋、相遇則鳴

本研究主要探討理化第一冊 3-1 音叉共鳴實驗中,音叉本體的構造及音箱所扮演的角色。以分析聲波軟體 Cool edit 2000,對自製音叉作仔細的探討,從中,我們也找出製作音叉的數學公式。研究中發現,音叉的構造兩股必須等長,才可造成兩股間的共振。而在研究一中,以自製音叉分析兩股口徑粗細、寬度、厚度與頻率的關係,發現音叉的口徑長(兩股為圓柱)和厚度均與頻率成正比,與一般弦樂器中弦愈粗頻率愈低不同。而音叉寬度對頻率的影響則不顯著。在研究二中,音叉頻率與股長平方成反比,與一般弦樂器中頻率與弦線長成反比不同。在研究三、四中,我們證實音叉兩股的間距與材質均會影響頻率。最後,在研究五中,分析音箱所扮演的角色。結果發現若木箱大小設計不佳時,亦可進行共鳴實驗,只是木板是當成共鳴板,而木箱則為反射箱,但箱內空氣柱並不引起共振。

左右逢源~揭開小球纏繞的密碼

本研究源自於去年暑假時,自製「左右逢源」科學玩具,探討影響因素,結果發現: 一、動力系統組:重物越高,轉軸轉動圈數、纏繞時間、擺錘纏繞圈數越多。表示重力位能越大,傳遞的動能越大,擺錘纏繞圈數較多。 二、轉軸旋轉組:以大齒輪傳小齒輪,轉軸轉動圈數最多;小齒輪傳大齒輪,轉軸轉動圈數最少。轉軸高度越低,纏繞圈數最多;轉軸高度越高,纏繞圈數最少。 三、齒輪傳動系統: (一)扭力大小:以齒輪傳遞至較大齒輪時,產生的扭力較大,齒輪傳遞至較小的齒輪時,產生的扭力較小。 (二)扭力與擺線仰起角度關係:扭力越大,擺線仰起角度越大;扭力越小,擺線仰起角度越小。 (三)扭力、擺線仰起角度與纏繞圈數關係:大齒輪、中齒輪傳遞系統,都是擺線仰起角度越大,擺線纏繞圈數越多;擺線仰起角度越小,擺線纏繞圈數越少。 四、擺錘纏繞組:擺線越長,纏繞越多圈;擺線越短,纏繞越少圈。擺錘重量太輕,旋轉時容易甩太高,造成打結;擺錘太重,旋轉時不容易轉動,造成圈數減少。