環境汙染一直是全球關注的問題，而本研究是基於冬天時，常會看到同學拿著暖暖包取暖，如此使用頻繁且不可重複使用的暖暖包是否會造成環境上的負擔呢？透過本研究希望能將資源再利用的咖啡渣，用來取代暖暖包內容物-蛭石，拓展咖啡渣的新用途，減少廢棄量。 本研究比較了不同咖啡渣來源、添加量及研磨大小等因素進行暖暖包放熱溫度曲線分析，而我們成功找到可以跟市售暖暖包一較高下的最佳配方：2g濾掛式(20秒*5)的咖啡渣，持續放熱24小時後仍有47.04℃的高溫。並更進一步結合大眾喜愛程度，能客製化提供暖暖包配方，來滿足不同消費者的需求，最後利用簡單步驟在家中即可自製出暖暖包，方便使用於日常生活中，既天然更可達到資源再利用。

1.過氧化氫： 俗稱雙氧水的過氧化氫，化性極不安定，遇熱、光、粗糙表面、重金屬及其他雜質均會引起分解，同時放出氧和熱；為強氧化劑，有時亦可為還原劑。一般以30%或60%的水溶液形式存放，並添加安定劑，以防分解。高濃度的過氧化氫能使有機物質燃燒，與二氧化錳相互作用會引發爆炸。過氧化氫可用於製造有機或無機過氧化物、殺菌劑、漂白劑。高濃度的過氧化氫可作為火箭燃料和氧源。市面上過氧化氫多以水溶液的型態銷售，主要用為漂白劑、氧化劑。 2.催化劑： 催化劑又稱觸媒，是參與化學反應但不會在反應過程中發生質量變化或化學性質的變化，催化劑的作用是加快化學反應的速率的物質。例如二氧化錳可以作為過氧化氫(雙氧水)分解的催化劑。 3.催化劑只能加速那些可以發生的反應，對於不能發生的反應，使用催化劑是沒有功效的。催化劑具有選擇性，即某個反應只能用特定的催化劑，不是所有的物質都可催化該反應。例如光合作用只能用葉綠素當催化劑，一般其他物質如二氧化錳等則無法催化光合作用。 4.血液中的血紅素為含有亞鐵複雜結構的物質，其中亞鐵離子可催化雙氧水的分解，故受傷時，若傷口擦雙氧水，雙氧水因受亞鐵離子的催化，加速分解產生氧氣，故在傷口處會產生大量的泡泡。 【動手做】 1、 儀器與藥品 雙氧水 (約30％) 沙拉脫 量筒(50mL) 盤子 線香 碘化鉀 5mL 0.5mL 1個 1個 1支 一小刮勺 2、 步驟 (1) 以50mL的量筒取過氧化氫約5mL與沙拉脫約0.5mL，輕輕搖動量筒使沙拉脫與過氧化氫混核。(注意：取過氧化氫要小心，若觸及皮膚要立即以水沖洗) (2) 將量筒置於塑膠盤早上，以原子筆的筆套取碘化鉀少許，從量筒上加入，即產生氣泡。 (3) 點一支香，插入量筒內則見條香發亮，瞬即取出；待條香亮度減弱(復原)，再將其插入量筒，又見條香發亮，取出又復原，如此可反覆多次。這項結果顯示發生什麼反應，以反應式表示。 3、 說明 (1) 沙拉脫在本實驗不參加反應，但使過氧化氫分解產生的氧變成泡沫易於觀察。 (2) 過氧化氫的分解是一種自身氧化還原反應。 (3) 過氧化氫的分解速率很慢，加入碘化鉀是當作催化劑，使反應易於進行。 (4) 過氧化氫水溶液濃度約為30％，使用時必須很小心，最好載塑膠手套。若不慎碰到手，必須立即用水沖洗，否則皮膚會造成傷害。

課程名稱 加油汽笛 科別 物理 作者資料 實驗組 授課對象 親子 課程時間 1小時 教學目標 1. 知道聲音是由物體振動產生。 2. 知道改變空氣柱的長短，可以產生不同高低的音調變化。 3. 製作加油汽笛。 課程簡介 瞭解聲音是靠振動所產生，認識聲音的三大要素-音調、響度、音色。 教學流程 一、 引起動機(10分鐘) 1. 分享看球賽時，用來加油的汽笛，是如何產生出這麼大的聲音。 2. 還有哪些加油用的汽笛?它們共同的發聲方式為何? 二、 發展活動(20分鐘) 1. 透過音叉振動、鼓面上保麗龍球的振動等演示，介紹聲音是由物體振動產生。 2. 介紹聲音的三要素，並透過敲擊裝著不同水量的杯子，學習改變空氣柱的長短，可以產生不同高低的音調變化。 三、 操作活動(20分鐘) 加油汽笛製作 器材：氣球薄膜一片、B5投影片一片、塑膠罐一個(或養樂多罐)、橡皮筋一條、剪刀、膠帶。 操作步驟： (1) 在罐子底部挖直徑約2公分的圓洞。 (2) 在瓶身挖直徑約0.4公分的圓洞。 (3) 氣球薄膜攤平包覆在塑膠罐口，以橡皮筋固定。 (4) 將塑膠片捲成吸管狀，置入塑膠罐底部洞口，再以膠帶黏貼塑膠片兩端，使管徑固定；注意塑膠吸管與底部洞口不可有縫。 (5) 調整塑膠片吸管位置，頂住氣球薄膜。 四、 綜合活動(20分鐘) 1. 讓學生吹加油汽笛，並用手輕觸氣球皮，感受氣球皮的振動。 2. 將一支筆放於管狀塑膠片拉動，觀察聲音音調的高低變化。 所需材料或儀器 氣球薄膜一片、B5投影片一片、塑膠罐一個(或養樂多罐)、橡皮筋一條、剪刀、膠帶。 關鍵字 聲音的振動、聲音的三要素。 與教材的相關性 216-1a.察覺物體發聲時，有在振動(例如說話、打鼓)。 2161b.察覺聲音藉物質傳播(例如拉緊的線、水管等)。 216-3b.探討樂器的調節與其發音的改變。 216-4a.知道聲音可由音量、音調及音色來描述。 411-4a.實際製作一個成品模型。

生活當中，數鈔票時手指都要沾些水，似乎是因為水會增加手指與鈔票之間摩擦力；天雨路滑下雨天騎機車要特別小心謹慎，是因為水會減少輪胎與地面之間摩擦力。為了探討兩介質相互摩擦時，水的加入會增加摩擦力，還是會減少摩擦力，我們展開了一連串的實驗：一、測量刀子及其他材質與砂紙沾水前和沾水後最大靜摩擦力的狀況(線狀)。二、測量鞋底與不同界面沾水前和沾水後最大靜摩擦力的狀況(面狀)。三、測量皮革(模仿手指)與紙鈔沾水前後最大靜摩擦力的狀況。四、測量水量多寡對介質間最大靜摩擦力的影響。五、利用噴有奈米材質的界面，探究介質間加水後最大靜摩擦力變化的因素。本研究主要結果發現：一、並不是有如文獻中所說的「水的存在會減少摩擦力」。而是水在摩擦力的世界中，竟然扮演著雙重角色，某些情況下它既能降低接觸面之間的最大摩擦力，在另外一些情況中卻增加接觸面之間的最大靜摩擦力。二、我們推論：在加入少許水時，介質間最大靜摩擦力是增加的；但加入更多水量後，介質間最大靜摩擦力反而會減少，這推論在此研究中經實驗證實。三、利用奈米塗料降低水與介質之間附著力，我們證實當兩介質中加入少許水時，最大摩擦力違反減少的趨勢，反而逆勢增加之原因為：水與介質之間附著力大於水與水之間內聚力之作用。

我們從網路上發現一種很有趣的陀螺，這種陀螺旋轉一段時間後，會快速翻轉過來並倒立旋轉。因此我們分成三部份來分析及探討其原理：一、對原型陀螺的基本物理性質分析 二、自製陀螺模型模擬分析陀螺倒立的原理 三、以自製倒立陀螺模型驗證倒轉陀螺理論。我們利用市面上賣的倒轉陀螺、乒乓球、黏土和馬達來進行下列實驗。第一，將買來的原型陀螺割開，並分析其重心位置、上下比例等構造。第二，用乒乓球和黏土模擬原型陀螺，改變其上下比例、重量、開口大小和中間段位置來分析陀螺的各種特性。第三，將乒乓球製成的原型陀螺，放置在馬達上，減少底部之摩擦力以便驗證上述結果。最後發現陀螺的倒轉和其重心偏移的角度有關。分析的結果顯示：陀螺重心偏下方，所以倒轉後，重心移到上面，會使重心到陀螺旋轉支點的連線與中心線的夾角角度變小，因此倒立的陀螺晃動會比較小，比較穩定；而陀螺正轉時，因重心到支點的連線與中心線的夾角角度較大，造成陀螺旋轉時的晃動也大，因此產生動摩擦力的時間也較長，這正是推動陀螺翻轉的力量來源。而倒立後，重心到支點的角度較小，不易晃動所以陀螺自然就翻轉過來了。

民國七十年初，一股智慧性的旋風席捲歐美，進入台灣，這就是“魔術方塊” ，它是由廿六個小立方塊很巧妙的砌合在一起，使我們能夠把其中任一層沿著適常的方向自由轉動。它有六種顏色，當我們隨意轉動幾次之後就很難將它轉回原來每面同色的型態。當時我們年紀還小，鵪了很久的一段日子，也只能轉出一面同色而已，無法再突破。那時電視上更舉辦魔術方塊的復原比賽 · 有人居然能在極短的二分鐘內迅速的完成六面同色，真令人羨慕！如今它無聲無息了，正像一股旋風，過後煙消霎散，但它卻深印在我們心中。署假時，幸運地參加學校的數學研習營，它又活生生的出現在我們眼前，三天的研習活動，使我們對它有更深一層的認識。尤其是研習營結束前老師的幾句話，更激發我們更上一層樓的決心。老師說：數學是一種很有用的工具，很多事物都能以數學模式來解釋，甚至於能由數學應用演變成日常生活的應用。魔術方塊的解法原理，或許也能用數學模式去探討，希望同學們能利用漫長的暑假，多讀些書，去思考如何建立起魔衛方塊的數學模式，經過半年時間的砌磋研究，我們很到一些心得，現在我們把它報告如下：

當我們在學魔術方塊時，我們買了書，還到網路搜尋一些相關的教學資料，我們發現都只是圖形、公式和方法的解說，這些內容既多且雜，大家的疑問：「我手上的魔術方塊現在要套用哪個公式呢？」，非常不容易學會，因此，我們想做一個『互動式魔術方塊教學軟體』。我們使用Visual Basic 2008 Expressed + DirectX 9.0，魔術方塊的3D 畫面使用Direct3D，音效使用DirectSound，此軟體的兩個創新想法為：（1）增加互動性：使用者可設定電腦上的魔術方塊與自己手上的一模一樣，執行程式後你只要跟著電腦轉和聽語音解說，就可學會。（2）圖形與公式的簡化：圖形：網路上有約27 種，我們只有用『1 種』簡單又好記的方法。公式：現在的做法有10 幾種，我們只用『5 種』方便又好用的做法。下圖為軟體的操作畫面，從使用者的意見反應得知，這是第一次有這種教學軟體，此種互動式實況教學也真的有助學習。

打翻黑呼呼的墨水是很多小朋友們有過的經驗，但只要知道有效的處理方法，現場就不會混亂一片，這就是毛細現象的運用之一。毛細現象的發生無所不在，只要是有孔隙的地方，都看得到它的發生，實驗後發現細縫越小，現象越加的明顯。而且液體的種類、濃稠度、溫度也會影響毛細現象，溫度越高，毛細現象越明顯，而濃度越濃，水位的爬升卻最慢。以上的實驗結果，我們可以運用在生活當中，例如檢驗果汁純不純，如何洗碗比較乾淨等等…….，瞭解毛細現象的原理，可以讓我們的生活更便利喔！

根據我們的研究，發現水滴可以在鋸齒狀金屬表面上移動，而且會向上爬升，爬坡角度 最大為20 度角。我們拍攝很多水滴的爬坡現象，我們觀察到水滴向高處移動的運動方式，發 現水滴的前端會向上、向前凸起，並且會伸長而後縮短，表示有一個力量造成這樣的情形。 我們知道水滴與高溫金屬面之間會存在一層蒸氣層，我們認為這層蒸氣層是造成水滴向上爬 升的主要原因。我們可藉由改變「鋸齒斜面長」與「鋸齒高」的比值，來控制水滴的移動方 向，鋸齒斜面長所面對的方向，即為水滴的移動方向，可見鋸齒狀金屬面的形狀，是讓水滴 向上爬升的另一個原因。我們也發現，水滴的爬升速率會受到鋸齒大小、鋸齒斜面長與鋸齒 高的夾角、液滴大小與液滴的表面張力所影響。