物理科

（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。

我們的實驗是為了觀察物體旋轉落入水中的軌跡，其與轉動慣量、落水速度及轉速的關係，落水速度可用距水高度控制，而轉速則可用馬達來控制，至於轉動慣量，我們另外設計了一組實驗，利用能量守恆的慨念，測量待測物(不規則形)的轉動慣量後，再來觀察不同轉動慣量的物體入水的軌跡。測量轉動慣量部份，我們測量了三角形、正方形以及一些特殊形狀的物體，例如傾斜待測物和有挖洞的圓板，應用於後面的實驗。觀察物體旋轉落入水中的軌跡方面，我們重點放在物體在不同轉速、瞬時速度時，其移動與受力的關係，利用相機動態拍攝，拍下物體在下落的過程中，位置和轉速的變化，記錄並分析速度、加速度和受力，與轉速和落水速度的關係，並改變物體的轉動慣量(挖洞)來觀察其變化。

指尖陀螺旋轉時感覺有定向、牽引、穩定、改變重量的力量；我們以文獻探討、調查、定位觀測、吊掛觀測、滾輪觀測、三軸定位法來探究這些有趣的現象。我們發現指尖陀螺：（1）外型對稱，會穩定平衡的水平、垂直定向轉動，這和重量、翼數、精密有關（2）旋轉方式不影響旋轉時間，但重量有減輕現象（介於0.1~0.2克間）（3）水平吊掛順、逆時針轉動，會水平穩定旋轉，不受擺動影響；但旋轉路徑不同（4）吊掛垂直擺動時，軸距長旋轉時間久，這與垂直定位旋轉變水平定位旋轉有關（5）軸水平、垂直方向旋轉，會產生偏移的力（6）垂直、水平旋轉，有穩定滾動的作用（7）三軸定位器有穩定平衡的避震功能。我們希望擴展指尖陀螺有趣的研究成果，讓更多人喜歡研究科學。

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。

有一天，家中廚房水槽被菜渣堵住，我用筷子挖了很久，突然間，水開始流動，接著出現旋渦，瞬間就排光了。我用橡皮塞輕輕堵住排水口，再放滿水，小心移去塞子，水慢慢流走到剩約三分之一左右，又出現旋渦而迅速流完，且旋轉方向為逆時針，重複幾次情形都相同；水漕很光滑而且也不是圓形的，為什麼會產生旋渦呢？廁所內的抽水馬桶也有同樣的現象。理化老師告訴我們，他在澳洲曾經觀察到水槽排水為順時針方向，因為澳洲位於南半球。是什麼原因造成這種結果呢？和地球上不同半球位置又有何關係呢？

我們把尾翼黏成有偏折角度，想試試火箭會怎麼飛行。結果火箭如同我們預期一邊旋轉一邊飛行，但距離卻沒有變近。於是我們先做出最佳發射角度43〫。然後我們以43〫跟不同的打氣磅數作實驗發現：1.尾翼偏折角度在10〫~15〫會是旋轉最穩定且飛行距離最遠的角度。2.我們利用Tracker軟體來分析空氣火箭的飛行軌跡、及速度、加速度。3.我們再利用自製儀器測量空氣火箭在不同磅數時衝力有多大。4.我們利用電動打氣機與風速計測量空氣火箭在不同磅數時噴出空氣的時間與風速為多少。5.最後我們自製風洞、模擬空氣火箭在空氣中的旋轉狀態，利用超慢速錄影看見空氣是如何通過旋轉火箭，最後發現旋轉火箭就跟槍管膛線是一樣的功用。

本實驗主要闡明了三件事，1.如何去尋找在光學戲法上，其隱形區位置所在，並擺脫公式，從國中生就能懂得光學知識，來進行推論。2.解決仿照TheRochesterCloak不如預期的問題。3.捨棄TheRochesterCloak的作法，用我們自己的方法，打造一座隱形魚缸。 在1.這點上，當我們用平行於主軸的視線，平視透鏡時，物體若在接近焦點旁，其所成的像，會有部分落於，視野上的視覺不可見區域，以此為隱形理論基礎，透過不同透鏡組合及從視角、焦距、透視比例等方法，來達到使參考目標物所呈現的像，與原物為1:1比例且為正立，進而出現真正隱形效果。 最後，利用所有的推論和數據，我們使用自己的推算方式，來利用3D印表機，打造一台讓魚消失的隱形魚缸裝置。

在上“專題研究”的課程上，老師介紹 “透明”的物理意義時，談到這和物質間的折射率差額有關。而在高三光學課本中，也提及 “色散”的作用是因為折射率和波長有關（ Cauchy Eq , n ( λ ) = A ＋B/λ2＋C/λ4）一般我們在學校利用折射原理（ Snell ' s law ）所求得的折射率都很不精密，也無法適切的描述 Cauchy Eq 。所以我們連想到將穿透率和折射率之間做一安排，使能利用穿透率的關係很精確的求出物質的 Cauchy Eq 。

在路上我們不難發現，汽車的外型構造幾乎都是採用流線型的設計。我們不禁好奇，汽車為何大部分都採用流線型的設計呢？而輪子的多寡與大小是否會影響車子的行進速度呢？因此，本研究製作了各種流線型車體與各種變因的模型車子，來進行一連串的實驗與比較，探討車子與行進速度的關係。

自古大氣和海洋就與人類生活息息相關，大氣及海洋都屬自然界的流體，循著\r 流體力學規律運動，但大氣及海洋不同於一般流體的是它存在於地球自轉背景的環\r 境，故本次科展，我們著重於討論流體在重力場環境、與科氏力作用下之動力學。\r 本實驗運用旋轉水槽以及適當的類比條件產生一渦漩流場，產生類似於自然界\r 中的颱風流場，並比較以攪拌方式及吸取方式產生漩渦的不同特性。經不斷實驗我\r 們決定採用吸取方式產生單一漩渦，待吸取停止後針對各外在環境因素分析比較渦\r 的發展，試探究各外在因素對漩渦發展影響。\r 實驗方式藉由注入染料方式記錄流場三維立體特性且運用攝影機拍攝完整漩渦\r 生成及發展過程，以求出運動軌跡。