物理科

海市蜃樓形成的原理就我們所知只有一個：光線經過多層折射率不同的均勻介質，當折射角大於或等於90 度時，光直接全反射。既然海市蜃樓是因為光通過折射率不同之均勻介質而產生，於是我們由最簡單的現象著手：探討物體在一層的各均勻介質中，其折射率與成像位置的關係、介質厚度與成像位置的關係、不同均勻液體層數與成像位置的關係，並由實驗結果，揣測光在自然界的行徑路徑。

我們都放過天燈，當天燈緩緩升起飄向天際時，心中都會產生一股對大自然力量的奇妙感受。在一次偶然的機會裡，看到電視上探索頻道播放的節目－－「中國古代發明」，一個中國兒童利用線香加熱空蛋殼後，蛋殼就會飄浮在空中。這個畫面讓我們想到「天燈」與「會飛的蛋」之間的關聯，兩者都是憑藉空氣的浮力，可是兩者的體積與重量大不相同；在四年級的自然課中，曾提到空氣浮力，所以我們以相同的原理，用各種不同的方式加熱空蛋殼，但是都無法使空蛋殼飄浮在空中，只好利用天燈推算加熱後的空蛋殼所可能擁有的空氣浮力，結果發現探索頻道裡所介紹的『飛蛋』 ， 竟然是一個不可能的假象。

二年前學長姐突發奇想把廢棄吊扇和鐵皮屋頂上的通風球（排熱風扇）結合，製作出一個風力發電機。所產生的電能足夠讓30顆LED燈發亮，接上手機充電器也可順利充電。 吊扇發電機轉動時的波形分析，若沒有穩定的轉動速率，就不可能會有穩定的感應電壓波形，數據量測就不準確。而我們的通風球風力發電機正好解決了這個最大困難。 我們的通風球發電機，因為16組線圈結構是固定的，所以改變不同的磁鐵組合，根據不同實驗設計所得的波形輸出，得到了一些具教學意義的結論。 未來期盼有更佳品質的磁鐵材料，來強化通風球的效能輸出。目前正進行著通風球串並聯及線圈組件串並聯的實驗，也積極尋找結構更大的廢棄吊扇，來最佳化通風球的效能。

這一次中國民國第三十七屆中小學科學展覽，物理科方面，國內參選的件數，出小組有十六件、高小組十七件、國中組十五件以及高中組十三件，總共六十一件，另外泛太平洋地區國家參展作品計有香港及越南各一件，值得一提的是越南是第一次參展。 整個而言，這次參展作品，國小組方面，學生多能從日常生活的體驗中發現問題，或從遊戲中尋找正確的物理結論；作品題材從設計到實驗方法，均極活潑，也符合科學精神，顯示國內國小科學教育能成功的培養出學生對生活環境的敏覺力與處理問題的正確方法。國中作品方面，表現也不錯，例如在實驗上能從浮體下沉的深度與福利成正比關係，確認其為簡諧運動，進而利用測量簡諧運動的週期，求出浮體截面、液體密度，對週期的影響。至於高中作品中，難能可貴的是，今年有私立高中、職業學校的學生作品，從地方科展脫穎而出，進入全國科展，且作品品質甚佳，顯示高中物理教育的普及工作已漸產生功效。

探討不同的馬達與馬達（電動機）互相轉動，對發出來的電力的影響，利用不同材料來改造被轉動的馬達（電動機）或轉動不同線圈條件的馬達（電動機），影響發電的電力和效率等相關性研究。

本實驗運用乾冰低溫特性，進行昇華、擴散及讓液體結冰的直接觀察研究。研究中發現乾冰置放在金屬材質上冷卻效應較佳；在木質桌面降溫的程度較低。乾冰邊角上因為二氧化碳冷氣流產生渦旋現象而讓水滴最慢結冰；又因為結冰順序的影響，造成冰滴尖端呈現向外放射狀現象。將蒸餾水、糖水、硫酸銅溶液及鹽水分別滴入四面乾冰牆中間，可以觀察到液滴快速結成斗笠狀、扁桃狀、鍋蓋狀及結晶花等不同變化。最後利用烙印原理，將不同的色素溶液滴入台灣形狀凹槽的乾冰上，有長出中央山脈的台灣、也有美麗的結晶花夜空，更進一步利用乾冰碎塊做出大海環繞的福爾摩沙。「漫步在雲端，乾冰塑台灣」科技與人文創意的連結，浪漫而炫麗地呈現在我們眼前。

（一）高中組 優點： 1.實驗裝置精密化與自動化。 2.使用PC，使資料處理方便迅速。 3.作品多具創意，理論的推導深入、詳細。 4.學生對作品了解相當深入，回答問題時反應敏捷，也顯示出作者具有廣泛智識層面。 待改善建議 研究對象，頗多從課本中尋找，而且有不少是歷年中小學科展中常見者。 （二）國中組 優點： 不少作品重視教學實驗的改進研究，在實驗方法及精確度的改進方面，均有新的構想與貢獻。 待改進建議 1.有創新的作品較少。 2.部分作品未能遵守科展展品的規格要求。 （三）高小組、國小組 優點： 1.參展作品內容很多與實際生活配合，選是學生敏於觀察，勤於探索，值得讚揚鼓勵。 2.本屆作品，遍及北、中、南區及金門等各地，顯示科展在小學階段受到全國學校重視，而且均能找生動有趣的題材，並做合邏輯的推理。 總結： 此次物理科作品顯示內容相當充實，學生善用最新式的科技工具，做深入的分析探討，尤以高中物理表現最為突出，甚值得讚揚鼓勵。

觀察鋁椅，發現雨後凹凸面的蒸發速率較平面快，推測與水的蒸發和導流有關。研究後發現，是因雨滴被鋁椅凹凸面切割，擴大佔據介面的面積；且凹面因接觸空氣表面積增加，其蒸發速率大於平面及凸面；當雨滴下時，凸面的水又被凹面拉下，導致整體蒸發速率的提升。 各介面的蒸發與導流皆與水滴形狀有關，蒸發過程水量不斷改變，水滴形狀隨之而異。因與介面的附著力不斷改變，故非等速蒸發。凹面寬越窄，兩壁吸附力越強，可拉開水，增加蒸發面積，但太窄則無此效果。凸面越寬，水滴被拉扁，同樣有此效果。因水的表面張力在不同介面，造成導流速度不同。凸面的兩緣會限制水珠的寬，使與介面接觸面積較小，速率較快，凹面因附著力太大，所以導流速率最慢。

水由省水龍頭的出口流出時，會形成簾狀的水膜。流量較小的時候，水膜散開一小段距離，受重力及表面張力作用，會縮聚在一起，再散開成水滴。流量較大時，不會縮聚在一起，經一段距離後，直接形成水滴。在水龍頭下方置放一水平板，水膜撞到水平板後，水膜流速突然減慢，使膜內的中空處壓力變大，平板上的水面上升，且有規律的上下跳動，稱之為跳舞的源泉。改變水的流速、出水口到水平板的距離以及水的表面張力都會改變水平板上水面上升的高度。我們實驗探討流速、出水口到水平板距離及表面張力對水面上升高度的影響。

氣流流經物體，會在物體後面行成混亂的氣流，這個氣流會對該物體造成什麼影響？本研究以保力龍球的深入或外拉來顯示氣流對該物體推拉作用，並探究氣流對該物體造成穩定度、阻力、或漂浮力的影響，另以擾流板來干擾氣流加以分析氣流對該物體造成的影響。