物理科

觀察物體運動位置及時間測量方法確實很多，但都有其不方便之處（像光電計時器觀察點太少）或以光源發出光線，光二極體接收所感應到的訊號，似乎在「探測位置取點方面」似乎較嫌麻煩例如要取 10 個位置就必須接 10 組光源和光二極體。於是我想試用較簡單的電子裝備線路，再研究出另一種較新穎的探測時間的有效工具，並結合滑車運動來瞭解物在液中運動阻力情形。

有一天，看到同學們玩搖船的時候，突然由他們玩耍的姿態，聯想到物體重心位置對其運動量有很大的關係，我們為了要澈底了解它們彼此的密切關係，所以請老師指導我們做實驗研究工作。

為了解黑白間隔圓旋轉時為何出現彩色圖案？我們在不同種類的光源、不同的光源閃爍頻率、不同圓盤轉速及使用高速攝影來觀察間隔圓旋轉後的影像，尋找黑白間隔圓與出現彩色圖案之間的關連性。我們發現黑白間隔圓旋轉時出現彩色現象時，光源必須閃爍、光源必為線光譜，光源含有螢光物質，並且發現燈管內的螢光物質吸收紫外光後所釋出的白光，可使黑白間隔圓旋轉時出現彩色圖案，而LED燈泡是藉由藍光激發黃色螢光物質後發出的白光，則無法出現彩色現象。實驗進一步發現，若燈管螢光物質的某一光源在發光後至熄滅之間產生發光時間延長的遲滯現象，將會是黑白間隔圓旋轉後所出現的顏色。

法國科學家Descartes曾經計算推導數千條光線在水滴中的行徑，得出虹在偏向角138°處及霓在偏向角231°處，出射光最強。然而卻沒有人真正的以實驗來驗證他的計算推論。因此，我們便想設計一些實驗來驗證他的計算推論。

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。

溜溜球是一種流行久遠的兒童玩具，很多人童年都有玩過。它上下運動過程中，所呈現的物理現象看似簡單，其實隱含了很多高深的物理原理。經由我們詳細觀察、研究、實驗、分析後發現，溜溜球是物理學上力學篇的綜合表現。1. yoyo上下運動遵守能量互換原則。2. 摩擦力大小與纏繞圈數有關，摩擦係數（μ）與纏繞圈數無關但與材質有關。3. 摩擦力大小、摩擦係數（μ）與接觸面積無關。4. yoyo是否反轉向上決定於摩擦力大小是否能夠阻止軸心滑動而定。若摩擦力足夠大，必會產生一反作用力出現，因此會有反轉向上的扭力。5. yoyo徑，加速度a、角加速度α、角速度ω、轉動慣量Ｉ)有密切關係。6. yoyo圓形輪直徑大小影響其轉動慣量（Ｉ）的大小，因此影響反彈高低。直徑大，轉動慣量（Ｉ）大，反彈上昇不易停止，反彈高；反之，直徑小，轉動慣量（Ｉ）小，反彈上昇容易停止，反彈低。7. yoyo若改變質量分佈會影響其質心位置變化，因此等效半徑( r )改變，轉動慣量（Ｉ）也會隨同改變。其反轉爬昇的反彈高低與前述yoyo圓形輪直徑大小變化所呈現物理現象相同。8. yoyo由上往下降類似第三型槓桿(費力)，反轉上升類似第二型槓桿(省力)。我們發現用槓桿原理分析yoyo，比用轉動慣量分析更能清楚了解轉動力學原理。yoyo上下運動完全附和牛頓直線三大運動定律、也可附和牛頓第一、第二轉動定律。9. 若yoyo輪固定， yoyo下降時，輪（圓形直徑大小）的半徑相當於槓桿的抗力臂（阻力）；軸的半徑相當於槓桿的施力臂（作用力）。軸心直徑大小不同，其下降的作用力也不同，軸心越大作用力越大，下降加速度a越大，附和a與軸半徑(r)的平方成正比；反之，軸心越小作用力越小其下降加速度a越小。但反轉上升時，輪、軸角色扮演、功能互換。軸心直徑轉軸不同，反抗爬昇的阻力能量大小也不同，所以YOYO反彈高低不同，原理其實完全附和槓桿原理。

一、找出空氣分子的密度(在一定空間內所含有的空氣分子)與布朗運動(空氣分子撞擊的情形)的關係。二、比對『用花粉粒但無頭髮固定』和『用頭髮固定的 PV 鏡片』此兩者之間的晃動到底有何差異。三、在不同的溫度、氣體、壓力等環境下布朗運動的差別。

全像攝影（Holography），是運用光波干涉性質，來呈現物體影像。干涉是波基本性質因此我們嘗試改以水波當波源，經過全像攝影相同過程來呈現物體影像。 我們將訊號產生器產生訊號一分為二，一個接到振動器產生水波，用光感測器接收相當於全像攝影物體波，另一個訊號直接以電壓感測器測量作為一虛擬平面參考波，將兩數值相加模擬物體波與參考波干涉，得到一數位化水波全像片。然後以程式計算虛擬平面參考波通過水波全像片，全像片上各個點波源相互干涉結果，成功將影像重建出來。然後討論影響影像重建變因、鑑別率，最後我們將不同位置物體影像一層一層顯示達成斷層掃瞄效果。水波全像法是我們自行獨力發展出來，以關鍵字搜尋並沒有發現類似實驗。

在自然課本的第七冊第七單元中，我們學到物體受熱會膨脹，膨脹以後會較輕，就會向上升，此種力量可以用來推動物體。因此使我們想到，要如何利用它來使物體旋轉得最快，所以我想做這個實驗，看看那種情況下可以轉得最快。

關於我們所做的主題，是一般日常生活中就可以觀察到的「靜電現象」。因為我們覺得靜電好神奇喔，只要把兩樣東西互相摩擦之後，便可以把一些小東西吸起來耶！因此，我們很想要知道：1、 不同種類的東西拿來摩擦效果有沒有什麼不一樣呢？2、 摩擦時間久一點，是不是吸得比較多呢？3、 吸起來的東西，主要是因為很輕才被吸起來的嗎？4、 天氣不一樣時，比如說下雨天和大太陽時，會不會影響靜電現象呢？我們對這些問題，充滿著好奇，於是經由我們實際動手去做做看，藉由觀察到的現象，我們對這些問題，終於有了答案！在觀察的過程中，我們發現了一些好有趣的現象。靜電竟然也可以把水吸過來耶！讓我們一起去看一看吧！。