物理科

有一次,老師在課堂上演示一個有趣的科學實驗。內容是:一個大汽球連接一個小汽球,中間以一個閥當開關。老師要我們猜「氣閥打開後,汽球大小的變化如何」幾乎所有的同學都一致認為大的變小,小的變大,最後將會一樣大。結果呢?老師開關一打開,大家都楞了一下,結果竟然是「大的變大, 小的變小」。這表示小汽球壓力大,大汽球壓力小,氣體由小汽球流向大汽球。但矛盾來了,小汽球變得更小,豈不是壓力變得更大,而大汽球變得更大, 壓力將會更小,那壓力又如何會達致平衡呢?因此,我們決定好好的研究這個問題,以解決矛盾。

在自然科學“ 四輪車與小山坡”單元裡，我們知道車子在下坡路段由於車速快煞車失靈，往往造成車禍主要原因；近來我們又常在報紙上看到砂石車肇禍死傷慘重的消息，今人怵目驚心，為什麼砂石車會成為車禍的“第一殺手”呢？這個問題使我們聯想到車子行進速度和車子碰撞 … … 等一連串問題，引起我們研究興趣。

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。

根據前人的報告，「水滴停留在水面上」的原因是由於「水滴攜帶淨電荷，造成排斥的作用」。經過一連串的實驗及探討，發現了一些新的現象，無法以前人的論點解釋。經歸納探討後，提出「水滴雖然會帶有電荷，但可能並非造成此現象的主因」，也提出了兩個假設，但目前尚無法證實。

本研究可說是『學以致用』和『知難行易』的代表作。又因所用材料全是廢棄物再利用而得名「0」元施力工具。 開學了，每天同學開啟教室裡高窗上的月牙鎖，既費時又危險鏡頭又出現了！ 這學期自然課第一單元巧妙的施力工具(槓桿)：它告訴我們槓桿有可以改變方向、加大移位的功能，正好可以運用它來研發可以解決控制高窗月牙鎖的難題，終於研發出簡單巧妙的施力工具。 ◎本研究採二階段方式進行： 第一階段：直接面對、邊做、邊學、邊修正的務實作法。 第二階段：根據第一階段的成果，去追求它的基本學理、實際操作，以及本施力工具功能的分析，有條不紊的整理與檢討。學生也因此領略『知難行易』的道理。

我們的實驗目的主要是探討影響橡皮筋動力輪船在水面航行距離的因素為何？瞭解其相同船身、相同重量且動力相同時改變船輪的位置、船身重心、不同樣式與大小的輪、船型樣式、船體外型（前檔風玻璃傾斜角）的各種變化來瞭解影響橡皮筋動力輪船的行進距離等因素，並針對改變船輪轉軸製作方法不同、船的寬度與高度對行進距離影響進行實驗與探討，來驗證我們的想法，藉此充份掌控一些符合節能的動力船艇技巧，可加以利用、與了解。

利用Data Studio 軟體紀錄物體在水中運動的速度、加速度，以驗證用二次式C0 + C1 v + C2 v2 來模擬水作用力的可行性。

利用『視高-三角形法』推導平面鏡、凸透鏡和凹透鏡的虛像位置，所得到的式子完全相同，並確實驗證課本中有關平面鏡後的虛像，準確度極高。再進一步測量凸透鏡虛像，用相機拍攝凸透鏡面上像的視高度，推算出虛像的位置及大小，再求出焦距，以上兩點支持本實驗方法的可信度。在國中無法測出凹透鏡虛像位置，而高中以視差法及視線插針法測量凹透鏡虛像的誤差極大，本實驗『視高-三角形法』，不論在實驗數據的取得或是焦距的一致性均優於高中課程。另外當物體在凸透鏡的焦點外，雖在另一側成倒立的像，但因觀測者(眼睛或相機)位置不同會有不同的結果，若實像的位置落在觀測者的後方，將觀測到正立的像，如果落在觀測者的前方，將觀測到倒立的像。

本實驗是將鋼珠在木板製成的彈珠臺中滑落之情形，模擬電子在導線中的運動，並探討電子與導線中原子碰撞時所產生的電阻受哪些因素影響。首先我們改變木板的長度、寬度及鐵釘的疏密度，讓大量的鋼珠從木板上滑落，實驗結果顯示：(一)木板長度愈長，阻力愈大；(二)木板寬度愈寬，阻力愈小；(三)鐵釘愈密，阻力愈大。接著，我們再以相同的木板，讓鋼珠從不同的高度滑落，實驗結果顯示：(四)高度愈大單位時間內通過終點的鋼珠愈多，即流量愈大。整個模擬過程，是希望以較具體的實物更清楚、更明白地感受到「歐姆世界」的神奇！

我們改進求恢復係數之方法:以指向性麥克風錄下球及珠子掉落與連續反彈後掉落之聲音，以 Adobe Addition 軟體分析，此軟體是依照時間先後列出聲音之強弱波形，以滑鼠指在波形高?處，電腦即跳出該處之時刻，兩高?間之時間比值即是恢復係數。依此方法求出大小不同的鋼珠撞擊大理石板，大者恢復係數稍小一點。為何如此呢？為了控制溫度，我們製造簡易恆溫箱。低溫的測量則是進冷凍庫作實驗。結果是鋼珠與大理石板之恢復係數只有在低溫時有明顯降低。塑膠珍珠與大理石板之恢復係數卻只有在高溫時有明顯降低，此時塑膠珍珠可能受熱變得較軟。每一種球類比賽的使用球，都需知其恢復係數是否合乎標準。我們提供了一個簡單又準確度高的方法。