NO.57-09 2018 NOV | 科學研習期刊目錄 本期專題 Fun科學的探究實作活動 Fun科學的探究實作活動 | 謝甫宜博士 指尖陀螺玩科學－從科學遊戲到探究歷程 | 謝甫宜博士 蛇類推廣與破解迷思教育 | 曾文宣碩士 簡易觀察太陽的方法 | 曹嘉修碩士 長壽牌衛生紙－反應速率的探究與實作 | 柯人彰碩士 自製橫波演示器及教學上的使用 | 廖酉鎮老師 森棚教官的數學題 湊成一 | 游森棚 科學讀書會 後真相時代：當真相被操弄、利用，我們該如何看？如何聽？如何思考？ | 白榮銓 教學現場 探索生活事物的顯微觀察—科工館顯微家族活動 | 黃振中、陳相仲 總召集人的話 創立卡內基訓練以教導人們人際溝通及處理壓力的美國人際關係學大師卡內基(Dale Carnegie, 1888-1955)曾說：人們很少成功，除非可從自己所做的事情中尋得樂趣(People rarely succeed unless they have fun in what they are doing)。科學研習也是如此，樂趣、探究和實作可以結合在一起。本期特別以「Fun科學的探究實作活動」為專題，請高雄市陽明國中老師謝甫宜博士擔任特約主編。 專題文章含專題導言共有六篇文章：專題導言〈Fun科學的探究實作活動〉從我國學生在TIMSS和PISA的表現切入，指出自然科老師也能成為開發創意教材教法以活化教學的創造者，因此本期共有五位致力於科普實作活動的資深教師，寫出兼顧寓教於樂與增進概念理解的五篇文章，並簡介這五篇專題文章。〈指尖陀螺玩科學〉一文分享以科學遊戲本位所設計生動有趣的兩個指尖陀螺的科學探究活動課程單元，其活化教學的理念為：「科學遊戲，提供動手玩科學的樂趣；探究歷程，為我們留下思考的痕跡」。〈蛇類推廣與破解迷思教育〉一文指出活體觀察是生物相關的課程中，最能讓學生目不轉睛、也絕不分神的一項活動。本文分享以蛇為活體觀察的經驗與看法。〈簡易觀察太陽的主題〉一文分享透過針孔成像原理，在不傷害眼睛的狀態下觀察太陽的一種基本方法和兩種進階方法，也介紹可觀察的太陽特殊現象。假設在物資缺乏下，如何以善用燃燒一張衛生紙所發出的光來照亮去路並使之發揮極致？〈長壽牌衛生紙--反應速率的探究與實作〉一文分享指導學生分組面對此一挑戰的經驗與看法。〈自製橫波演示器及教學上的使用〉一文則分享如何製作低成本、輕巧且構成波形之介質不相連的橫波演示器，及演示橫波之產生與傳遞、頻率與波長關係等性質。 「教學現場」刊登〈探索生活事物的顯微觀察〉一文分享國立科學工藝博物館(簡稱科工館)透過舉辦顯微家族活動，向親子觀眾推廣顯微觀察與實作技巧的經驗。 分子是1分母為正整數的分數被稱為單位分數。本期「森棚教官的數學題」刊登〈湊成1〉一文，拋出如何用一些不同的單位分數加起來湊成1的問題，供讀者自主探索或發想科展題目。 不少訊息是傳播者利用真相的繁複面貌加以操弄，塑造出對自己最有利的面貌。我們該如何排除誤導的陳述，選擇最值得相信的真相呢？本期「科學讀書會」導讀《後真相時代：當真相被操弄、利用，我們該如何看？如何聽？如何思考？》一書，該書除了探討事實真相，也探討了其他難以確定是否為真的「真相｣。 總召編輯委員 - 李隆盛 關於本刊 出版單位：國立臺灣科學教育館 發行人：陳雪玉 總召集人：李隆盛 編輯委員：古建國/全中平/李文獻/李旺龍/李源順/李進寶/林沛練/林坤誼/許良榮/蔣中柱/胡秀芳/陳正改/陳竹亭/陳玫良/楊水平/游森棚/謝隆欽/張子超 策劃：曾聰邦 主編：錢康偉 本月專題特約主編：謝甫宜 編輯：吳郡怡 網頁設計編輯：施曉恬/陳璽君 投稿規範請來信詢問：article@mail.ntsec.gov.tw

百香果為埔里重要農產之一，果肉製為加工品剩餘果皮被丟棄。本次實驗以百香果皮為材料，探討其製造酒精的可行性，我們發現百香果皮含水率高達80%，富含果膠不易乾燥而造成環境汙染，我們將乾燥百香果皮經泡水、加熱及添加酸、鹼、果膠酶、纖維素酶處理後，測量還原糖含量及經發酵蒸餾後測其酒精濃度，結果發現經添加酸鹼及酵素處理後還原糖含量均有明顯提升，經加熱處理後的酒精濃度較高，接著我們將百香果皮發酵時做降酸的處理，發現經加熱再添加果膠酶及纖維素酶後，發酵蒸餾測得酒精濃度可達8%，我們將其進行三次蒸餾，酒精濃度可高達75%具防疫消毒作用，發酵後的剩餘殘渣，可作為肥料及製成生物炭，改善環境並提供農產品附加價值。

颱風是怎麼形成的？ 廣大遼闊的熱帶海洋，是孕育颱風的搖籃。在強烈陽光照射下，溫暖潮濕的空氣迅速上升，周圍的空氣源源不斷地流進來補充，逐漸發展成旋轉快速的雲團，當這個雲團中心風速超過每秒17公尺以上，舊稱為颱風。所以，在衛星雲圖上，颱風就像是一個漩渦雲團，結構完整的颱風雲系，中心區域還有一個颱風眼呢！ 颱風會造成什麼災情？ 每年夏秋之際，是颱風季節，伴隨颱風而來的豐沛降雨，使得河水暴漲起來，湍急的洪流不僅漫出河道，淹沒河岸兩側的土地，而且，在河水不斷地衝擊下，河岸和河床都會受到嚴重侵蝕。因此，蓋在河岸低地的房屋，或跨越河流的老舊橋樑，都可能直接受到洪流的沖刷，發生傾倒的危險經常會造成低窪地區淹水或山區落石、土石流等災情。此外，當大雨不停地下，滲入地層中的雨水，逐漸填滿了沙粒與沙粒之間的孔隙，整片岩層就像喝飽了水一般，重量突然增加了許多，就很容易沿著傾斜的地層面往下滑動。而許多山上的房子正好都位於斜坡的下方，萬一岩層滑下來了，也可能造成極為慘重的災情。 什麼叫做西北颱？ 大多數颱風來自於台灣東邊的太平洋，首當其衝的宜蘭、花蓮、台東等地，免不了暴露在狂風暴雨的襲擊下。比起東部來說，西部地區不但受到颱風影響的時間會延後，而且當颱風穿越中央山脈時，結構會因為「撞山」而受到破壞，所以風雨的現象可能會比較輕微。可是，有一種颱風可是令臺灣中、北部的居民聞之色變！那就是「西北颱」。 所謂「西北颱」，指的是從太平洋朝著西北方向前進的颱風，如果颱風眼從台灣北部海岸附近掠過，北部及西部地區會刮起強烈的西北風，這風向剛好與許多條河流的流向相反，這麼一來，暴漲的河水不容易宣洩，甚至還會引起海水倒灌，造成嚴重的災情呢！

我們藉超音波破殼原理萃取愛玉子中植物膠，由物理性之殼分離方法後得其殼與凝膠比重的TDS(總固體溶解率)值，再由試驗樣品中得知化學性之EC(導電度)、PH(酸鹼值)、藉此分析與凝膠之關係。發現三種不同頻率的超音波都能使愛玉破殼凝結，將愛玉子放入超音波震盪槽震盪30分鐘，結果以28K的頻率凝結最快，40K的頻率凝結次快，70K的頻率凝結最慢，從破殼率方面，28K是66%、40K是58%、70K是49%。從測試數據分析,因破殼率高的關係，發現28K的萃取率最高，其次是40K，最後是70K，三種超音波頻率皆可達成破殼凝結的效果。藉以此物理性超音波震盪方式代替傳統手工愛玉子製法，既有科學性數據且具有相當實用應用價值不單提高效能且衛生，改進食品加工上高效率製造方式。

在意外發現雌、雄甲蟲的前腳及中腳比例有些明顯的差距下，同學們假設此差距與其性別有極大之關聯，因此對各目昆蟲的交配方式與其前腳及中腳長短進行一年多的調查，發現只有交配方式為雄上雌下，頭尾同向的雄性昆蟲前腳及中腳趨近於等長，而雌性昆蟲卻無此一現象，其中甲蟲家族成員便是最大的一個族群，深入探討，分析其結果，排除其他因素後，推斷此一特性乃雄性甲蟲為了便於交配而演化的一種過程。

As soon as a drop from the same liquid falls to the surface of the liquid, a crown emerges, which is followed by a Liquid Column shortly afterward. In order to measure the diameter of the short-lived crown and the height of the liquid column, we developed two incredible and useful devices for each one of that. After a series of experiments and discussion, we decided to adopt collision and oscillation to illuminate the phenomenon. And the details are in the reports. 液滴活泉：一種碰撞與振盪的交合，也是表面張力與黏滯力的拉鋸。碰撞的同時與 表面張力交柔展現皇冠；振盪的同時與黏滯力以圓形波動吞噬液滴。 望冠興嘆：激起的液體皇冠徑和隆起的液柱高猶如曇花一現，測量技術就簡單設備 而言是窮則思變的契機。 滴滴入扣：滴落小液滴如質點的碰撞，隨著液面的振盪，而終止於波心；滴落大液 滴如多個小液滴集體行動，如聖誕老公公灑落糖果般，爾後激盪擾動迴旋 不已。

我們在討論天體運動時，當只有個天體，就行等速度運動；兩個大體時，軌道呈圓錐曲線；但是三個天體的運動分析並不能算出解析解，而只能以數值分析來算出近似值(早期對於太陽系──簡化的三體運動問題──使用攝動理論（先考慮恆星重力，再加入行星的影響）做短期模擬（因為長期的攝動共振可以使運動軌跡完全改觀） )。 一般而言，想要進行預測星體軌道，人們只要解開相關的微分方程式就可以了。雖然如此，經由牛頓的計算，證實了想解出只有三個物體的微分方程式都是極度困難的。它的運動定律指出三體運動的模式沒有解析解 。要預側三體運動，唯一的方法就是利用攝動的理論計算近似值。但是現在藉由電腦的的輔助，我們可以用數值分析的方法去做三體運動的模擬。只要計算夠精確、模擬時間不要太長，都可以得到令人滿意的結果。既然有了良好的土具，就可以探究一些三體運動的問題了。

氣體動力論是一種微觀理論，而波以耳、查理定律雖是巨觀的實驗，但對我們而言，終究還是一種看不到的氣體性質推理，而促使我們本次的模擬實驗藉由真實粒子撞擊所形成的現象，解說氣體定律。 一、 理想氣體的粒子模型很難取得，因為真實的粒子必有重量，也很難達到彈性碰撞，我們以B.B 彈為氣體粒子模型，以馬達轉動撞擊B.B 彈，輸入的電功率P＝IV 轉為粒子的動能，就算粒子與器壁為非彈性碰撞，若其散失有一定的比例，也就是當能量平衡時，以功率觀點， p電＝ p粒子得到 ＋p散逸 ⇒p電＝kop粒子得到(ko＞1)，我們可視為粒子Ek 不變，由 IV＝ko．NEk(N：粒子數，Ek：粒子動能)，所以當N 固定時，我們可由p電值來代表粒子動能的大小，當N 非固定時，可由p電/N 代表粒子動能大小。 二、 ∵分子動能 1/2 mv2= 2/3 KT ∴ IV / N 也可用來代表氣體溫度（T）。 三、 垂直放置的活塞受有重力Mg (↓)，若底部有粒子撞擊而使活塞上升一段距離而平衡，可得到F撞擊力 = Mg，而壓力P= F/A =Mg/A，∴若活塞截面A 固定則活塞質量 M 可代表氣體壓力P。 四、 B.B 彈活動的空間體積V=hA 也就代表氣體容器的體積，∵活塞的截面積A 固定∴可用 h 來代表容器體積。 ∴此次探討中，氣體的P、V、N、T 各以M（活塞質量），h（活塞高度），N（粒子數），p電/N（電功率/粒子數）來代表。

門，是家中建築必備之設施，市面上雖有多樣的門檔可將門固定住，但均需於牆壁上鑽孔以鎖零件，且只能將門全開使用而已，但於實際生活中，常需以半開的方式以達隱密、遮陽或通風的需求，如此之需求引發了我們的研究動機與目的。於研究中，我們經由文獻探討，利用了偏心輪的傳動，彈簧的彈力，進而以橡皮的摩擦力達到阻止門的活動，經過不斷的討論、研究與實驗，再由實物的切削製作組裝與測試、修正後，終於得到心中想得到的產品。安全型任意門檔可以不用於牆壁上鑽孔，門板就可以固定於所需的任意位置，且可藉由旋轉螺紋，以調整彈簧壓力的大小，進而改變摩擦阻力而達到阻止風的吹襲，更有防止誤推拉的安全裝置，如此更符合生活之需求。

聲納探測深度對部分聽得到超聲波的水底生物而言，是一種非常嚴重的干擾，因此我們嘗試找出一種不會傷害水底生物，又能探測水底深度的方法。觀察船航行時於船後方的兩道水痕，發現其夾角與水深存在著有趣的關聯。我們藉由文獻探討與設計實驗，驗證水痕夾角與深度之關係方程式sinθ=√gh/νb=3.13√h/νb，利用上述方程式撰寫程式，應用於實際水池與湖泊之深度測量，並比較此方法與實際測量的結果。我們的方法優點是僅需由水面波痕之夾角與船速就可有效推算出水底深度，我們方法的限制為待測水底若太深，上述方程式需進一步研究修正。

人類社會的現象可說是錯綜複雜，其影響的因素甚多，故一切社會科學的理論及決策，往往必須透過數學的模型，給于簡化，並藉此印證實際現象，更提供往後更深入的研究。雖然數學模式不能切實代表實際現象，然而它可提供一個近似的模型，如我們常見報紙登載說：今年預計我網經濟成長率為7.5% ，無道這趙自我吹噓，無憑無據的嗎？答案是不對的，原來那是透過國民所得的理論模型下而估計的，現在吾人也欲想透過一套數學的模式而對民生主義，何以主張均富？何以民生主義是解決民生問題中最完美的主義？及一此政府決策，提出一們新註解更能使其理論有所依據。

Monte Carlo methods are non-parametric algorithms that use random numbers and theorems of probability theory to approximate values that are not random. The purpose of my research was to approximate the surface of different geographical areas that can be easily approximated to polygons (e.g. lakes, glaciers, deserts) with Monte Carlo simulations starting from either Cartesian coordinates or pictures. Computer science would not exist without math, and this research project showed me the importance of a deep understanding of probability theory in the world of simulations and, more generally, the importance of developing new theorems and algorithms. The results of my research could be developed in different ways: it would be interesting to produce software that allows one to approximate areas from pictures taken from a smartphone; as well, the theorem I found has to be proven, and also Monte Carlo methods as a means of random number generation can always be improved. There are still many possibilities.