目的
從施力方向與輪子轉動方向的衝突中，了解輪子上力的作用。
實驗
實驗裝置：共有兩台車，車子內側與外側有互相牽動的同心輪子，一台車內輪小外輪大，另一台車內輪大外輪小。在內輪上方放置一個大輪。
本實驗假設摩擦力足夠，不會滑動。
實驗一：使用內輪小外輪大的車，用尺對大輪施一方向的力，觀察最後的移動方向、與尺的距離關係。
實驗二：使用內輪大外輪小的車，用尺對大輪施一方向的力，觀察最後的移動方向、與尺的距離關係。（因內輪較大，需要放在另一個專門給小外輪跑的軌道。）
原理思考
1.內輪與外輪分別受了哪些力？如何決定最後車子會走的方向？
2.為何內輪小外輪大的車子可以走得比尺還快？
內輪與外輪分別受了哪些力？如何決定最後車子會走的方向？
對內輪小外輪大的車子：
用尺在大輪上方施一個向右的力，此時接觸地面的外輪會產生反方向的摩擦力
，並且摩擦力大小
。
此時注意互相牽動的兩輪。內輪（小）所受的力為上方大輪所傳下來的，因此力矩為
（逆時針），而外輪（大）所受的力矩為
（順時針）。
，因此輪子會順時針旋轉，車子便向右移動了。
對內輪大外輪小的車子：
用尺在大輪上方施一個向右的力F，此時接觸地面的大輪會產生反方向的摩擦力，並且摩擦力大小
。
此時注意互相牽動的兩輪。內輪（大）所受的力為上方大輪所傳下來的，因此力矩為
（逆時針），而外輪（小）所受的力矩為
（順時針）。
，因此輪子會順時針旋轉，車子便向左移動了。
2.為何內輪小外輪大的車子可以走得比尺還快？
先假設車子向右走了的距離，代表外輪（大）順時針轉了
，內輪（小）順時針轉了
，大輪逆時針轉了
，因此尺移動的距離為
，比車子走的路還短。
討論
如果輪子與地面沒有摩擦力的話，車子會怎麼走動？
參考資料
Under the ruler faster than the ruler
製作
施堡仁
指導老師
朱慶琪
撰稿
施堡仁
目的
在不同的座標系演示單擺運動現象。
實驗
實驗裝置：將單擺置於一個轉動圓盤上，擺線頂點接在轉動軸上；再將一無線攝影機安固于單擺頂部，藉以擷取轉盤系統上單擺的運動影像。
實驗過程：
1.整個系統先處於靜止狀態，再使擺錘在約30度的擺角下開始擺動，分別在地面及透過轉動系統的無線攝影機觀察單擺是否作直線往返的週期擺動。
2.單擺如前面的情況下正常擺動，接著轉盤以等速、低速轉動，再次觀察地面及轉動系統中的單擺是否仍作直線往返的週期擺動。
原理思考
爲什麽同一單擺的運動卻呈現不同的運動形式呢？
物理運動學中，描述一個運動前首先要確定參考系，故對於同一運動的描述，選取不同的參考系，就會有不同的形式。
牛頓第一運動定律（Newton’s first law of motion）說明，除非有外力施加，否則運動中的物體其速度或方向不會改變；此時物體維持運動狀態不變的這性質稱為慣性。
接著分析本實驗的運動描述形式。
一般我們觀察單擺是在地面上觀察，即選取地球作為參考座標，也就是慣性座標；以直角座標表示，此時擺錘擺動的平面就在y-z平面上。然而，在轉動的原盤上觀察時就不是前述的慣性座標系，而是轉動座標系，無線攝影機安固于轉動盤系統上，就是以轉動座標系的視角來觀察單擺的運動，這也就是此時你觀察到擺鎚以圓弧狀運動，而非直線運動。
問題討論
1.生活中有沒有相關的實例？ 2.有沒有更簡單的方法來演示這個現象？
1.因一般狀況下，感覺不出科氏力的存在因為尺度太小，所以我們感受不到，但是長距離的運動物體，如南北向長距離飛行的飛機、洲際彈道飛彈等都必須將科氏力考慮進去。
2.可以準備一張紙放在一個轉盤上，右手拿一支筆在紙上畫一直線，同時左手轉動轉盤；整個過程中，右手是直線運動，可是紙張上畫出來的卻是一條弧線，這就是在不同的座標系下，物體運動會有不同的型式。
關於實驗
支架製作確保單擺頂接線點在轉動系統軸上。
可同本網站中科氏力比較。
參考資料
人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發中心 ，普通高中課程標準實驗教科書 物理 1 （必修）， 頁10~13
高等教育出版社 理論力學教程（第二版），頁253~259
製作
v.1 吳開貴(西南大學交換學生)
指導老師
易台生、朱慶琪
撰稿
吳開貴
目的
演示總質量固定下、物體的質量分布對轉動慣量的影響。
實驗
實驗裝置：
設計一個轉輪，有四個可調整對圓心距離的銅塊。
1.用一重物帶動轉輪轉動（重物即為驅動力），觀察轉輪的轉速變化。
2.改變轉輪四個銅塊的位置，再次觀察轉輪的轉速變化。
原理思考
為甚麼將銅塊向外移後轉輪的轉速變化變慢了？也就是在驅動力、轉輪質量均不變的情下，什麼改變了？
轉動慣量的大小與質量
和轉軸之間距離
有關，
(將物質是為質點)。在此實驗中，銅塊的轉動慣量為
，轉輪(不包括銅塊)的轉動慣量為
，總轉動慣量為
，當銅塊向外移動時
增加（因
增大了！），所以也增加了總轉動慣量。實驗中轉輪所受的力矩為定值（因為驅動力為定值），根據力矩
，轉動慣量越大，角加速度
越小，所以轉輪的轉速就會變慢。
討論
生活中有什麼實例？
1.溜冰選手在轉圈圈時，當雙手向外伸展時，旋轉速度較慢；當雙手像身體收縮時，旋轉速度變快。同樣的，跳水選手在跳水時的轉圈動作也是如此。
2.當大地震發生時，因地震造成地球內部質量重新分佈，也造成自轉速度的改變。例如2011年3月的日本強震讓地球自轉一天所需的時間減少了1.6微秒。
關於實驗
本實驗於2011全國物理教學及示範研討會中發表。
可同本網站中誰比較快？——斜面滾動篇比較。
參考資料
University Physics, John Wiley & Sons, Inc, 1995, pp. 211-218, pp.242-244.
地震會影響地球自轉速度？科學人中文版。9月號。遠流出版事業有限公司。(網路版：http://sa.ylib.com/saeasylearn/saeasylearnshow.asp?FDocNo=1834&CL=72)
製作
林世閔
指導老師
朱慶琪
撰稿
林世閔
目的
演示多個系統的簡諧震盪(simple harmonic oscillation, S.H.O.)與同步性(Synchronization)間的關係。
實驗
實驗裝置：準備三個鐘擺節拍器、一塊經材質的木板、兩個空的汽水鋁罐，三個節拍器調整到相同的頻率。將節拍器放到木板上，隨機推啟節拍器，觀察並聽三個節拍器是否同步？經過一段時間後，把整個系統移到汽水罐上，也就是把汽水罐當軸承，再觀察三個節拍器是否同步？
原理思考
原本相同頻率但不是同步的節拍器為何放到汽水罐上面，經過一段時間後，就變成同步？
為簡化說明，先以兩個節拍器來解釋。當汽水罐上其中一個節拍器的擺鎚向右移動時，因為動量守恆之故，便將木板推向左，當木板被推向左時又將另一個節拍器的鐘擺推向右，也就是和第一個節拍器的擺鎚擺動方向相同。因此，宛如向右運動的擺鎚透過底座將另一個擺鎚向右推了一下。透過這樣不斷的重複動作，擺鎚間的能量透過木板傳遞，直到兩個擺鎚擺動為同相位。影片中用三個節拍器演示，其原理亦是如此，可以從三個節拍器的擺鎚同相位一起搖擺後的現象看出。
討論
1.若用厚重的金屬代替木板底座，結果會有何不同？
2.使用單、偶數個節拍器，會有甚麼不同？
若底座質量太大時，擺鎚擺動的能量已不足以推動底座，更無法傳遞到另一個擺鎚，這好像是將演示影片一開始時，木板放在一張大桌子一樣，擺鎚是以各自的相位擺動。
使用偶數個節拍器，會出現以”反相”的狀態震盪較長時間的現象，但要視擺鎚擺動時的初始條件而定。
關於實驗
1.演示實確保桌面須保持水平並保持乾淨，勿有水、灰塵或沙粒。
2.汽水罐盡量保持平滑，不要有凹痕。
3.本演示節拍器調整至最短的週期(每分鐘208次)，以縮短時間。
4.可同本網站的念力擺、單擺與扭擺、耦合擺——單擺篇、誰最搖擺比較。
參考資料
Synchronization of Metronomes, American Journal of Physics 70 (10) 992-1000 October (2002).
Synchronization of Metronomes
製作
朱慶琪
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳
目的
演示轉動中的錐擺其擺長、質量、角速度等因素與擺錘垂直高度的關係。
實驗
實驗裝置：以三個相同質量的銅柱為擺錘，但長度不同的錐擺（conical pendulum），頂端連接在鐵環上。讓三個錐動擺以相同的角速度（也就是三個錐擺具有相同週期）繞轉軸作圓周運動，三個擺錘在旋轉時的垂直高度間會有什麼關係？
原理思考
決定擺錘的高低有那些因素？
錐擺運動時的受力圖如下：
其中 = 擺長與垂直線夾角
= 擺錘質量
= 重力加速度
= 向心加速度
= 旋轉角速度
= 旋轉半徑
= 擺長長度
= 運動時擺錘的垂直高度
分析上圖可知
其中向心加速度
另旋轉半徑
故
推得繩張力
帶入(1)式可得
故得知錐擺擺錘的垂直高度
從以上分析得知，擺錘的高度只和角速度及重力有關，與錐擺的擺長無關。
討論
1.擺錘重量的不同是否會改變高度？
2.影片中擺錘為何不是完全的在同一水平面上?
1.由前面的結果得知支點到平面距離(即錐擺的垂直高度)為：
所以錐擺垂直的高度和角速度與所在位置的重力有關；質量不影響旋轉角度所以不改變錐擺的垂直高度。
2.我們擷取高速攝影機的圖片可以看見
中柱偏移了，所以理論支點到實際支點位置多了一段距離，又因每個擺長與中柱的皆不同，所以可以看見擺長的[理論支點不共點]，如果擺長不共支點那擺錘也就不會在同一水平面上。
因此支點到擺錘的垂直距離應該考慮系統上造成的誤差，錐擺擺錘的垂直高度=理論值-(理論支點道實際支點的高度差)。
關於實驗
1.本實驗於2011全國物理教學及示範研討會中發表。
2.擺線選擇不易彎曲且質量較輕的材料為宜。
3.操作時三組擺錘要確定角速度要相同。
參考資料
ROTATING PENDULA – LENGTH VS. HEIGHT(University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility)
Lecture Demonstration Analysis Sheet.
Lee Larson and Roderick Grant, The Airplane Experiment, TPT 29, 564-565 (1991).
製作
邱瑋國
指導老師
朱慶琪
撰稿
邱瑋國
目的
演示物體落下的過程中，其移動與轉動的情形。
實驗
實驗裝置：
板子的一端用鉸鏈鎖在底板上，另一端抬高且放上一顆球，兩端之間有固定在板子上的接球籃。
1.讓抬高的板子自由落下，觀察球是否掉入接球籃裡。
2.改變板子抬高的高度。
原理思考
1.球掉落接球籃的條件是什麼？
2.板子抬高的高度有何影響？
球放在板子頂端，假設只受重力作用。板子轉動時，鉸鏈一端視為支點，受重力產生的力矩作用而轉動。若板子上的接球籃轉動到球的正下方，當球落下時可進入接球籃裡。
板子因為底部支點固定，重力向下產生一個力矩
為PP’線段距離，而
為板子繞P點的轉動慣量
將轉動慣量代入可推得角加速度
故得知P’點的切線加速度
因為要和重力加速度（垂直方向）做比較，所以其垂直分量為
若垂直面的加速度比重力加速度快的話，板子就會比球更快到達，也就是
當 時，板子會比球更快到達桌面，讓板子上的接球籃可以先到球的下方接到球。
討論
1.如果用不同質量的球，結果如何？
2.當板子與底板夾角超過35度時，結果如何？
1.不同質量的球不會影響球的加速度，結果不變。
2.此時球的下落加速度會大於板子，所以球會先撞到板子而無法進入接球籃。
關於實驗
用簡易的方式做出相似的實驗，讓手掌在肩膀上方，手心朝上，將硬幣放在手肘上後，嘗試接住硬幣。
參考資料
HINGED STICK AND FALLING BALL (University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility)
“Falling faster than in free fall?”, Eur. J. Phys. 25 (1), 2004, pp. 63
“Falling Sticks and Falling Balls”, The Physics Teacher, 40 (6), 2002, pp.333
製作
廖彥霖
指導老師
朱慶琪
撰稿
廖彥霖
目的
從車子的跑動過程中，瞭解動量守恆和力矩變化的關係。
實驗
實驗裝置：有兩輛形狀、質量均相同的車子和一個蹺蹺板，車子一端裝有彈簧；此裝置模擬兩車「炸開」的動作，宛如一顆炸彈在空中爆炸成兩塊碎片時。
將兩車之間的彈簧壓縮(模擬內力)，用一卡板固定後放置在一個裝有軌道的蹺蹺板上並達平衡。
迅速把卡板抽開後，彈簧彈開時的作用力使兩車以相反方向運動，觀察兩車移動位置和蹺蹺板的傾斜狀態。
兩車等重時
兩車不等重的情狀下，重新觀察。
原理思考
1.兩車彈開時受力如何?
2.車子質量大小不同時，是否影響蹺蹺板的平衡?
1.當彈簧彈開時，因為作用力和反作用力相同，所以兩車(車、
車)分別受到相同的作用力
，使得靜止的兩車有速度
、
。
2.由於動量守恆所以
( 、
代表a車、b車質量)
位移，代入(1)式可得
在等式左右均乘上重力加速度，可得
剛好是車子在蹺蹺板上產生的力矩，所以左右兩邊力矩相同，蹺蹺板保持平衡。
我們也可以從此觀察中，瞭解到一個系統在外力和為零的狀況下，動量是守恆的；或說在內力的作用下，動量保持定值。
討論
1.如果考慮摩擦力的情況下，結果如何？
2.除了力矩可以解釋外，可否用其他觀點解釋？
1.因為兩車材質、外型及質量是一樣的。當一部車子外加砝碼後整體質量增大，所以輪子與軌道間的摩擦力亦增加，兩車力矩不再相等，蹺蹺板會傾斜向較輕的車子方向。
2.可將兩車視為一個系統，從系統質心的角度來解釋。由於系統不受外力，所以兩車在卡板抽離前後其質心位置均未改變，宛如一顆炸彈在空中爆炸成兩塊碎片時，其質心亦沿原來未爆炸前的方向運動。
關於實驗
1.本實驗於2011全國物理教學及示範研討會中發表。
2.可同本網站中實驗動量守恆比較。
參考資料
CENTER OF MASS – CARTS ON BALANCE BOARD (University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility)
University Physics, John Wiley & Sons, Inc, 1995, pp. 198-200.
製作
廖彥霖
指導老師
朱慶琪
撰稿
廖彥霖
目的
演示物體進行錐擺運動時，繩子張力造成的影響
實驗
架子上有一條細繩，左邊繫著一個鋼珠，繩子另一端則掛著一個砝碼。起動鋼珠使之旋轉形成錐擺運動，並觀察其變化。
用手控制繩子張力，觀察錐擺的變化。
原理思考
-
為什麼較輕的鋼珠經由旋轉就可以與較重的砝碼抗衡？
-
錐擺的擺角會受到什麼因素影響呢？
-
若砝碼質量增加，錐擺會發生什麼變化呢？
-
當錐擺擺動的時候，繩張力除了抵抗重力外，還要提供鋼珠做圓周運動所需的向心力。
-
整個系統的示意圖如下：
其中
：鋼珠的質量
：砝碼的質量
：錐擺頂端的擺角
：繩子張力
欲求出平衡狀態時錐擺的擺角
鉛直方向：靜力平衡，所以
又因
可得
處於平衡狀態時，錐擺的擺角與繩子兩端重物的質量有關。
-
若把錐擺當成系統，繩子質量不計，系統在穩定狀態時，鋼珠受到兩個力:繩子張力
和鋼珠的重力
。把錐擺的頂點當成轉軸，系統受到重力產生的力矩
；而系統的角動量則是
，其中
為錐形底部的圓半徑；
則是錐形的斜邊長。
在「移動」裡，「力」能改變物體的「動量」；而在「轉動」裡，「力矩」則會改變系統的「角動量」。錐擺的過程中，角動量並不守恒，但由於力矩的方向永遠都會與角動量方向垂直，所以，錐擺系統的「角動量方向」會一直改變，「角動量大小」則維持不變。
比較不同繩張力產生的錐擺，設
，由於角動量大小不會變，我們可以列出等式：
(左右同除以
)
得到
鋼珠做圓周運動的向心加速度
綜合第2點的結論，若右側的砝碼
變重，其錐擺的擺角即
會增加，向心加速度也會增加。
討論
-
為什麼即使平衡了，砝碼仍然會漸漸下降？
-
錐擺的擺長變短後，轉動的角速度為何會變快？
-
在「原理思考」裡的討論並沒有加入阻力(eg 摩擦力)，錐擺的最頂端不斷的跟洞孔摩擦，使得錐擺的角動量逐漸變小，導致繩子張力不足以提供鋼珠做圓周運動。
-
錐擺擺長變短之後，由於角動量的「大小」不變，，因角動量守恆，所以角速度會加快。
關於實驗
參考資料
University Physics, John Wiley & Sons, Inc, 1995, USA, CH12., Harris Benson
製作 施堡仁
指導老師 朱慶琪
撰稿 施堡仁
校稿 盧楷文
目的
演示滑輪組系統的靜力平衡。
實驗
裝置：
1.整個系統由上、下兩個具外框的彈簧秤組成。
2.上層彈簧秤組吊掛在外框架的上端。
3.下層彈簧秤組吊掛在內框架上，下端有一滑輪，整組可以掛在上彈簧秤的底端。
實驗：
1.將繩子跨過下層的滑輪，一端固定在下層框架的底端，另一端為自由端。
2.將下層彈簧秤組掛到上層彈簧秤，此時可從上層的彈簧秤讀數知下層彈簧秤組，包含彈簧秤、外框、滑輪及繩子整個系統總重5牛頓。
3.握住下層彈簧秤組自由端的繩子，當下層彈簧秤組的彈簧秤讀數為10牛頓時，上層彈簧秤的讀數為5牛頓？10牛頓？15牛頓？請先想一想。
原理思考
你預測對了嗎？如何解釋？
下方彈簧秤上的滑輪為一定滑輪，可視為以滑輪中心點為支點的槓桿。當施加外力在繩子的自由端並使彈簧秤讀數為10牛頓時，實際上施於繩子自由端的外力為5牛頓向下，因此時整條繩子達到靜止平衡的狀態，所以固定端的繩子上亦有一個5牛頓向下的力，所以下層彈簧秤讀到的外力為10牛頓，可參考下圖。
由以上知，當在下層自由端繩子施5牛頓的外力時，同時也對內框架施以5牛頓的作用力，也等同對上層彈簧秤施一5牛頓的外力向下。所以上層彈簧秤的讀數為：下層內框架施加在上層彈簧秤的外力（5牛頓）+下層滑輪組的總重（5牛頓）=10牛頓。你對了嗎？
討論
請分析下列(A)~(D)情形下各彈簧秤讀數及作用力大小。
(A)F1=F2=5牛頓，彈簧秤讀數為=10牛頓。
(B)F1=F2=5牛頓，下彈簧秤讀數為10牛頓，上彈簧秤讀數為15牛頓=10牛頓（外力）+5牛頓（下彈簧秤組重量）。
(C) F1=F2=0牛頓，彈簧秤讀數為0牛頓，因對整個系統言，此作用力為內力。
(D) F1=F2=0牛頓，下彈簧秤讀數為0牛頓，上彈簧秤讀數為15牛頓=10牛頓（外力）+5牛頓（下彈簧秤組重量）。
關於實驗
可運用滑輪組的組合變化出各種思考問題。
參考資料
EQUILIBRIUM PARADOX – SCALES AND PULLE (University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility)
師範大學物理教學示範實驗室網頁>>動力學>>滑輪組與繩子的張力
製作
杜宗勳
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳
目的
運用餐桌上的器具體驗慣性定律(Inertia)。
實驗
在空的紅葡萄酒瓶上先放置一張名片後再將鉛筆至於名片上，接著用手指將名片彈開，觀察鉛筆是否會落入紅葡萄酒瓶內。
原理思考
為什麼鉛筆會落入紅葡萄酒瓶內，有什麼要訣？
首先鉛筆會落入紅葡萄酒瓶內乃是因為慣性的關係。慣性定律，也就是牛頓第一運動定律(Newton’s First Law)，說明物體若不受外力，或其所受外力之合力及合力矩為零時，則靜者恆靜，動者恆沿一直線作等（角）速度運動。此實驗中，快速將名片彈開就是這個原理，同時也為了使鉛筆受到較少的橫向摩擦力。
關於實驗
本實驗如同快速抽離餐桌上的桌巾後，桌上的餐具幾乎是停留在原地，是同道理。
可同本網站中的實驗慣性定律比較。
參考資料
“University Physics", Rev. ed., John Wiley & Sons, 1995, USA., Ch4.
製作
朱慶琪
指導老師
朱慶琪
撰稿
黃時霖
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目的
驗證球與弧形底座間的相對運動與能量變化的關係。
實驗
實驗裝置：將弧形底座放置在一個水平玻璃平台上，並將鐵軸心置於弧形底座與水平玻璃平台間當滾輪。球從環型底座某一高度下放後，觀察球與弧形底座的相對運動。
原理思考
為何弧形底座會與球做相反方向的運動？
我們知道當一個系統在外力和為0或是不受外力的情形下，其動量是守恆即，亦可表示成 在本實驗中整個系統在不受外力的情形下做一維運動時系統的動量是守恆，即
。實驗中的球的質量為m1、下滑時x方向的速度為v1；弧形底座質量為m2、弧形底座運動時x方向的速度為v2。因動量守恆所以當球往-x方向運動時，弧形底座就往x方向運動。
討論
弧形底座最後的位置偏移量為何？
鐵球質量m1、弧形底座質量m2，球在高度為h時其質心在x方向的投影位置為x1、弧形底座靜止時其質心在x方向的投影位置為x2（此時為0）。靜止時，整個系統的質心位置為：
當球開始下滑時，往-x方向運動，此時因動量守恆，底座往x方向運動；當球當達-x1 位置後，接著球往x方向運動，底座往-x方向運動。球往返運動期間，整個系統的質心始終保持在x(c.m.)的位置，直到球靜止。系統質心位置關係圖如下：
關於實驗
1.弧形底座上與球接觸的的軌道需貼上一層砂紙，增加摩擦力，使球的運動只有滾動而沒有滑動。
2.滾輪選用高碳鋼鐵材是為了減少玻璃平台與卓 面的摩擦力，建議盡可能製作或購買真圓度較高的鐵棒，以減少誤差。
3.可同本網站中實驗D60.動量守恆——動態動量守恆演示比較。
參考資料
“Fundamentals of Physics Extended, Fifth Edition, John Wiley & Sons, Inc. p187-195,214-222.
基隆高中蕭金德老師網站資料
製作
李明駿
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳
目的
體驗物體作圓周運動時的向心力與摩擦力。
實驗
實驗裝置：橡膠小球（代表葡萄）、酒杯。
將酒杯倒蓋罩住桌面上的葡萄，將橡膠小球沿著酒杯壁旋轉，再瞬間倒轉酒杯。
原理思考
為什麼小球會沿著杯壁轉圈，而不會往下掉？
1.當小球開始沿著杯壁繞圈後，在沒有外界的干擾下，小球就會一直保持著當下的狀態，只要我們沒有刻意破壞小球的運動狀態，小球就會一直沿著杯壁繞圈，即便是改變杯口的方向。因此我們可在小球繞圈的同時翻轉杯子，接著若沒有再提供動能給小球，小球後就會落入杯底了。
2.小球的向心力是做圓周運動時所產生，在沒有支撐的情況下，小球的重量與小球施於玻璃杯的正向力所造成的摩擦力平衡，故小球不會下落。
討論
1.小球作圓周運動的速度的大小會影響本實驗結果嗎？
2.小球在任何位置倒轉酒杯可以將小球留在玻璃杯中嗎？
3.換成葡萄或橄欖會有何狀況發生？
關於實驗
1.可同本網站中的向心力與摩擦力做比較做比較
2.此版設計主要是用來普及教學推廣使用。
參考資料
"Fundamentals of Physics", 7th ed., John Wiley & Sons, 2005, New York. Ch6.
製作
朱慶琪
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳、蔡昌翰
目的
驗證環物理擺與弧物理擺的週期。
實驗
實驗裝置：製做兩個具相同內、外徑的環形擺，一個保持原狀，另一個切成只有原來一半的兩個物理擺，分別稱為環物理擺及弧物理擺（以下簡稱環擺、弧擺），在環擺的任一點及弧擺的弧長中點嵌入軸承當作擺動的支點。兩者在同一高度並同時釋放，觀察兩者擺動的週期。
原理思考
為何兩個擺的週期是一樣的？
我們對一物體的質點作力學分析時，可得到一個物理擺的周期與其轉動慣量和質心到支點距離有關，其公式如下：
一個半徑為 的環擺，以其質心轉動時，轉動慣量
為：
今以圓周上一點進行轉動時(即 時)，其轉動慣量
依平行軸定理可寫為：
故其擺動周期 為：
上式即為環擺的週期。其中 為質量，
為半徑，
為重力加速度。
今將此環擺切成一半，則質量變為, 假設質心位置偏離圓心距離
。
經計算得知弧擺質心的轉動慣量 為：
再次運用平行軸定理可得，弧擺的邊上中點轉動之轉動慣量 為：
從以上我們便知道，環擺與弧擺之週期相等。
討論
不論是環擺或弧擺均有內、外徑存在，而支點在也並非在最外部，故其有實驗誤差存在，試想該如何修正其誤差？
1.擺具內、外徑（結構詳圖一），分別為 與
，
故質心轉動的轉動慣量修正為：
因支點位於距質心 處，故支點到質心的距離修正為：
實際支點轉動的轉動慣量根據平行軸定理可寫成：
故引進誤差後的環擺週期為：
2.同理可得實際弧擺（結構詳圖二）的週期為：
其中x為弧擺質心與環擺質心的偏移量。
3.我們將後面引進的誤差項拿來討論：
其中為環擺的引進誤差、
為弧擺的引進誤差，由上式可知道，當環擺與弧擺存在厚度（內外徑
、
）時，實際上的週期為弧擺大於環擺。
另軸承嵌入的誤差通常遠小於，故忽略不計，軸承的摩擦力亦忽略。
關於實驗
可同本網站中的單擺與複擺及平行軸定理做比較
製作時可將軸承用丙酮浸泡，去除內部黏滯係數較大的的黃油後，再塗黏滯係數較小的液體潤滑劑（如WD-40或黏滯係數較低的機油），以減低軸承的摩擦力。
參考資料
Physics for Scientists and Engineers: A Strategic Approach: With Modern Physics , Addison Wesley, 2004, p.383-p.386.
Why Toast Lands Jelly-Side Down: Zen and the Art of Physics Demonstrations (Princeton, N.J. : Princeton University Press, 1997), p.126-p.127.
“The partial ring pendulum”,The American Journal of Physics, 63, 1014-17(1995)
製作
v1.黃朝暉
v2.廖奕瑋
配樂
v1.廖奕瑋
指導老師
吳心恒、朱慶琪
撰稿
黃朝暉
目的
抹好果醬的吐司一不小心從餐桌邊緣掉到地上的話，一定是果醬面朝下嗎？墨菲定律(Murphy’s law)只是運氣問題？還是有物理原因？
實驗
材料：
1.吐司
2.餐桌
製作方法
1.吐司的一面用奇異筆做記號，用來代表塗抹果醬的一面。
2.將吐司放置桌緣，以手輕推使吐司落下，觀察落地時接觸地面是吐司的哪一面。重複10次，並統計結果。
原理思考
什麼原因使有果醬的那面朝下？
墨菲定律是指「凡是可能出錯的事均會出錯」(Anything that can go wrong will go wrong.)。引申為「所有的程序都有缺陷」，或「若缺陷有很多個可能性，則它必然會朝往令情況最壞的方向發展」；這也是為何我們為何會講「抹有果醬的吐司落地時，永遠是抹果醬的一面著地」。
從影片中可以看出確實是抹有果醬（黑色奇異打叉）的那一面朝下，真的與墨菲定律有關嗎？其實不然。吐司落地時，哪一面朝下，其實是個複雜的問題，但基本上與吐司的大小、吐司落下時與桌面的夾角、吐司離開桌面轉動時的力矩(torque)、轉動慣量(moment interia)等有關。
首先，假設摩擦力忽略不計，受力圖如下圖。
討論
1.當吐司抹上果醬，吐司的重心位置將略為改變，那麼是否還是抹果醬那一面著地？
2.用手將吐司沿著桌面推出去，此時吐司在離開桌面時將具有水平方向的初速，那麼結果是否一樣？
3.改變桌子的高度是否會影響結果？
參考資料
“Why toast lands jelly-side down: zen and the art of physics demonstrations”, Princeton University Press, 1997, West Sussex, p75-77
Murphy’s Law or Jelly-Side Down, The Physics Teacher, September 1988,192-193.
“Physics for Scientists and engineers with Modern Physics “, International Edition., Addison Wesley, 2003, U.S.A., p.367-406.
製作
朱慶琪
指導老師
朱慶琪
撰稿
杜宗勳，朱慶琪