中华民国第四十七届中小学科学展览会作品说明书国中组生活与应用.pdf

中華民國第四十 七屆中小學科學展覽會 作品說明書 國中組 生活與應用科學科 第二名 030813 明察秋毫 動態測微器- 學校名稱：臺北市私立再興高級中學 作者： 指導老師： 國二 張若萱 朱哲民 蕭友為 關鍵詞： 光槓桿原理 測微器 自動控制 摘要 為了要檢驗肉眼無法辨識的微小動態變化，例如：一小時內植物的生長量，或五分鐘內 液體的蒸發量。本研究結合樂高積木與 LABVIEW 程式的控制，並利用光槓桿原理設計出可 -3 自動測量連續性微小變化的儀器。自實驗過程中，不斷嘗試改進儀器的精密度可達 10 cm ， 成功測得一滴水可增加的液面高度，與五分鐘內液體的蒸發量；並且可以知道在一小時內植 物的生長高度變化量。希望能改善全國實驗室難以在短時間內測得動態變化的狀況。 壹、研究動機 看到後走廊的小盆栽，一個禮拜就長了很多！它是在甚麼時候長高的呢？一個小時又能 長多高呢？看著放在那裡的盆栽，感覺不到它在長高，這表示它在短時間內的變化是非常小 的。有甚麼方法可以測量這種微小的變化呢？這麼小的變化，眼睛一定看不到，必須要把刻 度放大才行。理化老師曾經教過我們，光在反射時，入射角會等於反射角(南一版，第四冊， 2-1 光的反射與折射)。當平面鏡旋轉一個角度，入射角的方向不變，反射線的方向將旋轉兩 倍的角度(此敘述即為光槓桿原理)。也許可以用這個方法測量植物的微小變化。 在小學的時候開始接觸樂高的 ROBOLAB，從小就很喜玩樂高的我，對機器人的結構及 程式設計非常的有興趣。所以希望能在此實驗中運用所學。 貳、研究目的 一. 利用光槓桿原理將微小動態變化放大到肉眼可觀察的大小。 二.利用樂高積木與 LABVIEW 程式的結合，設計出可機動調整、自動控制並自動回傳數據的 動態側微器。 三.改善實驗室不易於短時間(一節課)測量微小變化的問題。 參、實驗原理 一. 光槓桿原理 若入射線的方向不變，當平面鏡旋轉某一角度 θ 時，反射線的方向將旋轉 2θ 角度。 - 1 - 二. 量尺的算法 分角公式(角平分線定理) 利用相似三角可推得分角公式 AE : AB BD : DC ∴AE AC QAC : AB BD : DC ax 根據三角形的內分角公式 c:a=x:b 得 c b 代入畢氏定理 2 2 2 2