PDF《科别：地球科学科》

3 三分水另一侧的『河道』气势磅薄 沿著三分水河道向下探寻的坡道水流之美 【研究

一、探讨水位高度和水流强度的关系】 想法及说明:

1 顶角潭的水从高处往下流,水位差至少有三公尺以上,水量也很多,如此危险急流,当然 不可能有机会靠近实测,所以,应找个安全的地点,例如:有小坡道的小溪或小沟来做流 速的测定及发电.

2 水力发电一定得有水位高度差才可以吗?那平坦的溪流就不可能有水力发电吗?老师说: 「科学精神就是要实作查证,不宜先入为主」而我们不可能一天到晚常跑葫芦墩圳,所以, 在学校,我们决定要先模拟水位差和水流强度的关系. 器材:回收

2 公升的牛奶塑胶空瓶、奇异笔、焊笔、250ml 量筒、铁架、一米钢尺,码表、量 角器、棉线 控制变因:同样的容器规格、出水口孔径大小均为中孔、同一玻璃量筒接收 250ml 水量 操纵变因:水位高度不同 步骤:1 牛奶塑胶空瓶先以奇异笔画上高度计号并标示高度,钢尺放在底座测量出水射程.

2 以焊笔在不同的出水孔处打洞,将瓶以下图装置好,并架好一量角器以度量角度.

3 由瓶口上方进水,并且尽量维持在

0 刻度的水平面.

4 量筒内水流至 250ml 时,立刻将码表按停.装置过程如下图,记录结果如下表所示.

4 进水 进水 进水 水位高度 水位高度 水位高度 0cm 0cm 0cm 中孔

5 cm 中孔

10 cm 中孔 15cm 50cm 高50cm 高50cm 高 测量出水角度 自来水自瓶口进水 测量出水射程距离 可看出水位差大者出水角度小、出水射程远 可看出水位差大者出水射程可较远 水位高度(cm)

5 10

15 出水射程最远达(cm)

26 34

42 出水角度围 40°~ 60°

10 °~

40 °

0 °~

30 ° 量筒集水 250ml 的时间 46.

81、45.9 、45.66 29.

50、28.

22、28.22 27.

81、27.97 、28.06 平均时间(秒) 42.13 28.64 27.95 水流强度(ml/秒) 5.934 8.729 8.945

5 结果与讨论:

1 水位高度差愈大,水流强度愈大.

2 顶角潭的出水量那麽大,小沟的水流量比较小,所以,我们接下来也想应模拟出口水量和 水流强度的关系才是. 【研究

二、探讨出口孔径和水流强度的关系】 器材:同研究一 控制变因:同样的容器规格、出水高度 10cm 高、同一玻璃量筒接收 250ml 水量 操纵变因:出水口孔径大小不同 步骤:1 牛奶塑胶空瓶先以奇异笔画上高度计号并标示高度,钢尺放在底座测量出水射程.

2 以焊笔在相同的出水孔处打不同孔径的洞,其余步骤与研究一同.记录结果如下表 所示. 水位高度 水位高度 水位高度 0cm 0cm 0cm 小孔

10 cm 中孔

10 cm 大孔

10 cm 50cm 高50cm 高50cm 高 出口孔径大小 小中大出水射程最远达(cm)

23 32

32 出水角度围

0 °~

50 °

0 °~

30 °

0 °~

35 ° 量筒集水 250ml 的时间 142.

78、 132.37 、133.9 28.

63、29.00 、29.00 11.

97、11.81 、11.81 平均时间(秒) 136.35 28.87 11.86 水流强度(ml/秒) 1.834 8.660 21.079 结果与讨论:

1 出口孔径(模拟水流的出水量)愈大,水流强度(ml/s)也愈大.

2 光是打个大、中、小的洞,三者的水流强速就差那麽多,那可想像顶角潭的出水量那麽大, 水流强度可真是大啊!

3 由理化第

14 章电与生活单元可知: 电位能=电量*电位差=电流强度*电流动时间*电位差,我们可将之视为 E= Q * V = I * t * V 水位能=水量*水位差=水流强度*水流动时间*水位差