Q:
有打洞的杯子落下的情形
如果杯子上打了洞，水會從洞裡噴出來，這是理所當然的事情。如果使打了洞的杯子落下，則落下的過程中，從杯子中溢出的水呈現什麼狀態？這是一個隨手就可以做的簡單實驗。實驗前，先預想一下，下列哪一項正確？（１）水平溢出
（２）往上溢出
（３）完全不會溢出
解答
A:
解答：（３）是正解。
在遊樂場玩過自由落體的人，應該體驗過無重狀態。往下落的杯子，杯中的水情況完全相同，水會隨著杯子一起落下，因此不會從洞口溢出。這是非常簡單的問題，各位務必親自實驗。
在遊樂場玩過自由落體的人，應該體驗過無重狀態。往下落的杯子，杯中的水情況完全相同，水會隨著杯子一起落下，因此不會從洞口溢出。這是非常簡單的問題，各位務必親自實驗。
Q:
吊在滑輪上的重物之加速度
在
不必考慮滑輪產生的阻力、摩擦及線的質量情況下。，在滑輪左右垂掛質量相同的重物。接著，右側再加上一個比較大的重物。這時，右側當然會往下落，它的加速度如何？將較大的重物拿開，使其自由落下，比較兩種情況。（１）加速度比自由落體大
（２）加速度與自由落體相同
（３）加速度比自由落體小
解答
A:
解答：（３）是正解。
自由落體運動的加速度為９．８ｍ／ｓ2。這個加速度和質量無關。問題出在比自由落體的加速度大、小或相同。或許有人認為滑輪上的重物之加速度比自由落體大吧。由於和左右邊質量相等的重物無關，所以會認為，加速度和自由落體相同。
事實上並非如此。我們不能忽視左右邊質量相等之重物的存在。如下圖所示，將前頁圖右邊的重物合而為一，就能了解這個道理。右邊的重物拉扯左邊的重物，同時往下落。因此，加速度比自由落體小。
自由落體運動的加速度為９．８ｍ／ｓ2。這個加速度和質量無關。問題出在比自由落體的加速度大、小或相同。或許有人認為滑輪上的重物之加速度比自由落體大吧。由於和左右邊質量相等的重物無關，所以會認為，加速度和自由落體相同。
事實上並非如此。我們不能忽視左右邊質量相等之重物的存在。如下圖所示，將前頁圖右邊的重物合而為一，就能了解這個道理。右邊的重物拉扯左邊的重物，同時往下落。因此，加速度比自由落體小。
Q:
將會反彈的球疊起後落向地面
將幾個會反彈的球疊在一起，讓它們落在堅固的地板上。這時，最上面的球會怎樣？假設這些球都垂直落在地板上，垂直反彈。（１）比原來的高度高
（２）正好是原來的高度
（３）比原來的高度低
解答
A:
解答：（１）是正解。
讓會反彈的球輕輕地落向地板，反彈時到不了原來的高度。這是因為球與地板衝擊後喪失了能量。但是，將幾顆球疊在一起，結果就不一樣。球撞擊的瞬間，首先最下方的球碰到地板後反彈，這顆反彈的球會撞到上一顆球，這顆被撞的球會比撞擊地板時以更大的速度反彈。同樣地，再上方一顆球會以更大的速度反彈。因此，最上一顆球將反彈到比原來更高的位置。
不過，讓球保持垂直反彈相當困難。我們可以製作如左圖般的裝置。使用這個裝置，即使球只由一公尺高的地方落下，最上方的球也會反彈幾十公尺。
讓會反彈的球輕輕地落向地板，反彈時到不了原來的高度。這是因為球與地板衝擊後喪失了能量。但是，將幾顆球疊在一起，結果就不一樣。球撞擊的瞬間，首先最下方的球碰到地板後反彈，這顆反彈的球會撞到上一顆球，這顆被撞的球會比撞擊地板時以更大的速度反彈。同樣地，再上方一顆球會以更大的速度反彈。因此，最上一顆球將反彈到比原來更高的位置。
不過，讓球保持垂直反彈相當困難。我們可以製作如左圖般的裝置。使用這個裝置，即使球只由一公尺高的地方落下，最上方的球也會反彈幾十公尺。
Q:
圓柱如何落下？
如右圖所示，在圓柱上纏線，讓它自然落下。這時，圓柱會如何落下？（１）向右方呈弧形落下
（２）垂直落下
（３）向左方呈弧形落下
解答
A:
解答：：（１）是正解。
不會垂直落下這一點，相信大家都知道。問題是會向右還是向左呈弧形落下。我們可以想想看棒球的曲線球或網球的上旋球。從自己這邊看，圓柱呈反時鐘方向邊旋轉邊落下。因此，向右方曲線落下是正解。因為旋轉之故，在圓柱右側，與圓柱接觸的空氣速度增加。左側則相反。像右側般，對空氣的速度愈大，從空氣而來的壓力就愈小。因此會有向右的力量對圓柱作用。
不會垂直落下這一點，相信大家都知道。問題是會向右還是向左呈弧形落下。我們可以想想看棒球的曲線球或網球的上旋球。從自己這邊看，圓柱呈反時鐘方向邊旋轉邊落下。因此，向右方曲線落下是正解。因為旋轉之故，在圓柱右側，與圓柱接觸的空氣速度增加。左側則相反。像右側般，對空氣的速度愈大，從空氣而來的壓力就愈小。因此會有向右的力量對圓柱作用。
Q:
溫度上升時，鐵板上的圓孔會變大或變小？
在鐵板上面鑽一個圓孔，正好是球能通過的大小。接下來加熱整張鐵板，使之膨脹。此時，圓孔會變大還是變小？（１）圓孔大小不變
（２）圓孔變小，球無法通過
（３）圓孔變大，球更容易通過。
解答
A:
解答：（３）是正解。
有幾種可能性。第一，考慮到向內側、外側的膨脹正好會互相抵消，則圓孔大小不變。第二，如圖Ａ所示，以鐵板上虛線般的同心圓為中心，若考慮到往外側和內側膨脹的情況，圓孔就會變小。
但是，像圓Ｂ一般，將圓孔部分以同樣的鐵板填補起來，才是正確的思考方式。沒有圓孔的鐵板，整體都會膨脹。圓孔部分當然也會膨脹。
有幾種可能性。第一，考慮到向內側、外側的膨脹正好會互相抵消，則圓孔大小不變。第二，如圖Ａ所示，以鐵板上虛線般的同心圓為中心，若考慮到往外側和內側膨脹的情況，圓孔就會變小。
但是，像圓Ｂ一般，將圓孔部分以同樣的鐵板填補起來，才是正確的思考方式。沒有圓孔的鐵板，整體都會膨脹。圓孔部分當然也會膨脹。
Q:
空氣存在著什麼？
空氣中有很多的氣體分子在四周飛舞（正在進行熱運動中）。分子之間的空間存在著什麼呢？在此不考慮從太空而來的宇宙射線（粒子）。（１）什麼也沒有
（２）有一些微粒子
（３）有非常稀薄的流體
（４）有電磁波
（５）其它
解答
A:
解答：（１）、（４）、（５）是正解。
一般空氣中，分子間並沒有微粒子。分子是最小的基本粒子。另外，２０世紀初期，某些人認為有乙太這種極稀薄的流體（或固體）存在。但這種說法已被愛因斯坦的相對論打破。這就意謂著，分子之間什麼也沒有。但是，即使在真空中，來自太空的電波、光、人工電波等還是會在空間中飛來飛去。光與電波合起來，稱為電磁波。因此，（４）是正解。但是，由於（１）也屬於熱的領域，可以說是正解。
狄拉克在一九三○年提出真空就是充滿帶負能量電子之狀態的理論。量子電磁氣學受到狄拉克學說的支持，所以，從高層面來看，（５）也是正解。
一般空氣中，分子間並沒有微粒子。分子是最小的基本粒子。另外，２０世紀初期，某些人認為有乙太這種極稀薄的流體（或固體）存在。但這種說法已被愛因斯坦的相對論打破。這就意謂著，分子之間什麼也沒有。但是，即使在真空中，來自太空的電波、光、人工電波等還是會在空間中飛來飛去。光與電波合起來，稱為電磁波。因此，（４）是正解。但是，由於（１）也屬於熱的領域，可以說是正解。
狄拉克在一九三○年提出真空就是充滿帶負能量電子之狀態的理論。量子電磁氣學受到狄拉克學說的支持，所以，從高層面來看，（５）也是正解。
Q:
蒸氣溶入空氣時，重量如何變化？
乾燥的空氣中混入水蒸氣，就變成潮濕的空氣。在乾燥空氣和濕空氣中，重量會有什麼變化呢？假設氣壓、溫度條件相同的情況下。（１）濕空氣較輕
（２）乾燥空氣較輕
（３）兩者一樣重
解答
A:
解答：（１）是正解。
接受太陽熱而蒸發的水氣就叫做水蒸氣。含有水蒸氣的空氣比乾燥的空氣輕，所以會上升、膨脹。此時沒有補給熱，所以溫度會下降。於是，上空成為低溫，水蒸氣結凍，降到地面就是雨或雪。
大家也許認為，空氣分子中加入水分子，變成濕空氣，所以濕空氣比較重。但事實上不是這樣的，可以由下面的解釋得知。
水分子是Ｈ２Ｏ。另一方面，空氣幾乎都是由氮Ｎ２和Ｏ２結合而成。設定氫原子質量為一，則水蒸氣為十八、氮為廿八、氧為卅二。水蒸氣最輕。這裡的關鍵是「壓力、溫度相等時，同體積的氣體中含有同等數量的分子（阿佛伽德羅定律）。」例如，一大氣壓○℃時，在廿二．四公升的氣體中，不管是什麼氣體，或混入什麼氣體，都含有六Ｘ十的廿三次方個分子。理論上，由此就可以導出含有很多水蒸氣的空氣較輕的結果。
接受太陽熱而蒸發的水氣就叫做水蒸氣。含有水蒸氣的空氣比乾燥的空氣輕，所以會上升、膨脹。此時沒有補給熱，所以溫度會下降。於是，上空成為低溫，水蒸氣結凍，降到地面就是雨或雪。
大家也許認為，空氣分子中加入水分子，變成濕空氣，所以濕空氣比較重。但事實上不是這樣的，可以由下面的解釋得知。
水分子是Ｈ２Ｏ。另一方面，空氣幾乎都是由氮Ｎ２和Ｏ２結合而成。設定氫原子質量為一，則水蒸氣為十八、氮為廿八、氧為卅二。水蒸氣最輕。這裡的關鍵是「壓力、溫度相等時，同體積的氣體中含有同等數量的分子（阿佛伽德羅定律）。」例如，一大氣壓○℃時，在廿二．四公升的氣體中，不管是什麼氣體，或混入什麼氣體，都含有六Ｘ十的廿三次方個分子。理論上，由此就可以導出含有很多水蒸氣的空氣較輕的結果。
Q:
隔音牆的構造為何？
我們每天生活在各式各樣的噪音公害中，捷運、火車、機車、飛機，甚至學校游泳池中小孩子的嘻笑聲、棒球場的加油聲等等。為了防止這些噪音，於是有了隔音牆。然而，音波會在牆壁上持續迴轉，要做到隔音相當困難。因此，採取了各種對策。但是，什麼樣的方法最有效呢？（１）使聲音被吸收
（２）使聲音被反射
（３）使聲音通過
解答
A:
解答：（３）是正解，（１）是次佳的答案。讓聲音反射，無法使聲音減弱， 故效果不佳。
使聲音被吸收，有一定的效果，實際上也已應用於隔音牆。最好的方法則是使音速變慢，與原來的聲音重疊。如上圖所示的隔音牆是將長度各不相同的中空管放入牆中，使聲音通過。
如此一來，如圖中所示，來自噪音源的聲音會不斷在牆壁上迴轉（稱為繞射），通過牆壁中空管的聲音重疊。通過管中的聲音因為距離長，比四周聚集過來的聲音慢。聲音就是波，波峰、波谷交互前進。通過中空管的音波比較慢，波峰、波谷正好相反，與來自四周的音波抵消。之所以使用各種長短不同的管，就是為了抵消各種波長的波。
使聲音被吸收，有一定的效果，實際上也已應用於隔音牆。最好的方法則是使音速變慢，與原來的聲音重疊。如上圖所示的隔音牆是將長度各不相同的中空管放入牆中，使聲音通過。
如此一來，如圖中所示，來自噪音源的聲音會不斷在牆壁上迴轉（稱為繞射），通過牆壁中空管的聲音重疊。通過管中的聲音因為距離長，比四周聚集過來的聲音慢。聲音就是波，波峰、波谷交互前進。通過中空管的音波比較慢，波峰、波谷正好相反，與來自四周的音波抵消。之所以使用各種長短不同的管，就是為了抵消各種波長的波。
Q:
從上方看針束，會呈什麼顏色？
不管是銅或銀，金屬各有各的顏色，但都具有反射光的共通性質。如果將針如下圖般綁成一束，從針端看，會是怎樣的情形？（１）看到強烈的閃光
（２）看到模模糊糊的光
（３）全黑
解答
A:
解答：（３）是正解。
一句話，看到的就是一片黑。其構造如下圖所示。向針峰而來的光經過反覆反射，逐漸吸入到針與針之間，簡直如同光的黑洞。如果把金屬磨成粉末，也會產一相同的情形：金屬粉末堆成的山，看起來一片漆黑。
相機內部要求完全沒有反射。但這種技術十分困難，還沒有辦法實現。
Q:
眼鏡透鏡上的外膜有何作用？
眼鏡及照相機的透鏡，能夠讓光盡可能通過的成品是最好的。但實際上，透過玻璃或塑料表面的反射，並無法使光一○○％通過。要使反射光儘量減少，靠的是透鏡表面所覆蓋的薄膜。這層薄膜具有什麼作用？它是要防止反射嗎？請從下面各項中選出一個答案。（１）膜反射光
（２）膜吸收光
（３）膜使光散亂
解答
A:
解答：（１）是正解。
如果如（２）所說，膜能吸收光，則反而會使通過透鏡的光減少。膜能使光
反射，這就是外膜的祕訣。也許有人會擔心，這樣是不是會增加多餘的反射？
如果考慮到光是波的話，答案就很清楚了。
從透鏡表面反射的光和從膜表面反射的光重疊。仔細調整膜的厚度，兩道反射光的波峰和波谷正好重疊，從而抵消了反射光。反射光被抵消，就意謂著通過透鏡的光增加了。光的能量被保存，因而反射光的能量減少，這意指通過的光能量增加了。
如果如（２）所說，膜能吸收光，則反而會使通過透鏡的光減少。膜能使光
反射，這就是外膜的祕訣。也許有人會擔心，這樣是不是會增加多餘的反射？
如果考慮到光是波的話，答案就很清楚了。
從透鏡表面反射的光和從膜表面反射的光重疊。仔細調整膜的厚度，兩道反射光的波峰和波谷正好重疊，從而抵消了反射光。反射光被抵消，就意謂著通過透鏡的光增加了。光的能量被保存，因而反射光的能量減少，這意指通過的光能量增加了。
