第56屆--民國105年

飛輪這個有趣的科學玩具在許多地方都看過許多次了，但對於飛行的科學原理都不大明瞭；我們利用伯努利定律討論飛輪飛行的原因後，使用控制變因法進行三階段的實驗設計，探討操縱變因對飛行距離的影響；從實驗結果可得到三項結論：一為飛輪長度為2.5cm 與5.0cm 其飛行距離最遠，當長度增加時風阻與重量的影響導致飛輪不穩定；二為最佳前端重量為絕緣膠帶纏繞10 圈時，其飛行距離最遠，如前端重量減少時太輕容易被氣流影響、前端重量增加時太重會提前落地；三為發射台發射的平均飛行距離均勝過手臂直接拋擲，顯示出我們組裝的發射台以及設計的實驗具有相當的準確性；這次科展實驗結果可提供給家長、教師與學生們一個簡易的模板參考。

不同溫泉的礦物質、酸鹼性不同。火山溫泉的熱源為岩漿，溫泉多為酸性。礁溪溫泉為板塊運動引發高溫加熱地下水而成，呈弱鹼性，主成分為碳酸氫鈉。 採集大屯山區、礁溪溫泉種植綠豆和空心菜，發現火山地區酸性溫泉不利植物生長，pH值接近中性(弱鹼或弱酸)的溫泉對植物影響較少，有些情況用自來水種的植物甚至長得較好。 空心菜為礁溪農特產品，經過實地勘查、訪談農夫和種植實驗，發現空心菜生長與品種、水溫的關聯較大：礁溪空心菜長得好，除了與較溫暖的水溫有關，也與當地特別品種有關。以溫泉澆灌時，濃度不能太高，否則反而逐漸枯萎，所以酸鹼值接近中性的溫泉能讓蔬菜長得較好，而適當溫度與礦物質濃度經稀釋的溫泉，更有利於植物生長。

本實驗在於觀察植物受到的不同的汙染源種類，蔬菜是否有著不同的生長情形，經過第一次試驗發現化學的水質影響空心菜的生長比正常水質影響大。另外植物適應環境的能力驚人，受到化學實驗水影響的植物生長的意志力比較強，實驗顯示澆灌實驗水空心菜植物適應的能力比澆灌正常水的植物能力強。但是若是土壤已遭受汙染對植物發芽與後續生長一定會造成不良影響，尤其是以洗碗精汙染的土壤。延伸實驗中發現經過中和處理的鹽酸水、和以天然清潔劑黃豆粉處理的植物生長情形與一般水灌溉的對照組生長情形差不多，但是明顯比未處理鹽酸水灌溉的植物生長好很多，證實家用廢水若經過處理再排出可減少環境與植物的傷害，而使用天然清潔劑也可以減少環境汙染。

本文從一個現象開始:一群陌生人在坐一排座位時常不與他人鄰座，對此現象建立了一對數學模型探討。我們主要研究一維的情況下，能坐下的人數、以及若第一個人策略性的選擇，其至多能坐下的人數及策略、和隨著椅子數的增加至多能坐下的人數之變化。進一步地，我們將其中一個模型推廣到二維的情況，推導出在正方形的格子點中能坐下的人數。過程中我們先做一些預處理得到遞迴函式，然而常會遇到帶有高斯符號或是分段的遞迴函式，因此我們主要採取的手法是先猜出遞迴式的通式再歸納，或是利用調整法。最後雖然礙於二維以上的一般情況會因沒有規律而導不出完整的結論，但本文中我們做出了一些部分結果，未來也會試圖往更廣的情況突破。

在找尋正方體和長方體的展開圖過程中，我們就像展開了潘朵拉的盒子一般，瞬間爭議聲四起，大家你一言我一語，爭相說出同學上衛發現的展開圖，在一片混亂中，我們研究發現了尋找正方體展開圖的規律，並利用這個規律進一步找出長方體的所有展開圖。

注重健康養生的飲食，避免攝取到化學加工的食物，對於現代人來說是個重要的課題，因此如何利用植物的抗菌成分來保存食物，是我們這次研究的主旨。 本研究在探討常見具抑菌成分的蔬菜，其汁液、菜渣、全食材、高溫加熱、濃度等因素是否影響抑菌的效果？以下是本研究的結論：蒜汁、韭菜汁、韭黃汁、韭菜花汁及蒜頭渣的抑菌效果佳，其中，蒜頭在加熱十分鐘後的抑菌效果仍然不錯，但韭菜、韭黃、韭菜花在高溫加熱後的抑菌效果變差，另外，全食材的蒜頭也具有抑菌效果。在濃度方面，韭菜花最低抑菌濃度是40％，韭菜與韭黃最低抑菌濃度是30％，蒜頭的最低抑菌濃度則是5％。最後以麵糰和竹筷測試蒜頭汁、韭菜汁、韭黃汁、韭菜花汁發現有不錯的抑菌效果。

電解質水溶液導電(解離說)及金屬導電性質（歐姆定律）都是科學的基本知識與概念，本研究藉由一部電影的趣味情節「尿液導線」發想，將兩者相互結合，以「電解質水溶液」作為基本電路導線，設計實驗進行導電性質之探討，研究結果發現：驅動液體導線導電的電壓有最小值，液體導線的導電性質明顯具有「依數性質」濃度越小的液體導線與「歐姆式電阻」相似，當溫度及濃度越大時，則導電性質越趨穩定，且導電離子的移動與「重力作用」及「液體運動狀態」無明顯相關，導電性質與「溫度」、「截面積」及「濃度」有正相關、而與「長度」有負相關的關係，此外；研究者依據實驗結果設計一項「液體導線」的科學遊戲，提供簡易操作及演示分享。

薑絲、金針…等食品常添加亞硫酸氫鈉還原劑來抗氧化、漂白、殺菌，經氧化生成致病物二氧化硫，嚴重影響健康。我們構想如下:先探討不同還原劑的抗氧化力、再探討其對薑的保存能力後，混合天然還原劑 (草酸 、維他命C)部分取代亞硫酸氫鈉，發現「 3/4混合取代」 效果最優，可降低3/4 SO2產生量。 主要結論: 一、測試還原劑抗氧化力:亞甲藍滴定法適用性、便利性、安全性優於傳統的碘滴定法 二、在薑保色效果與成本價值C/P值 :亞硫酸氫鈉的替代比例 以「 3/4 (草酸2份+維生素C 1份) 混合取代」最優，期能推廣食品加工業使用 三、薑在 保色pH限制為pH3.4~8.0 黃色，加工及調味過程可注意以避免變紅 (薑變色範圍: pH亮紅色 2.7~3.4黃色~黃色8.0~8.8紅褐色，是檢測強酸強鹼新型指示劑)

我們偶然觀察到水族箱的幫浦設施，發現氣泡在水中上升的軌跡飄浮不定， 又一次在浮力的實驗中，觀察到密度大於水的溶液中物質上升速率比起水慢，我 們推論出是黏滯性造成的影響，我們進一步選用水、甘油、膠水這三種黏滯性差 異大的溶液，以及改變甘油濃度，再設計出夠長的壓克力管，觀察氣體、固體在 三種溶液中行進的差異，在實驗及影片分析後推論出結論，當溶液黏滯力小時泡 泡在溶液中的行徑較不穩定，當溶液黏滯力大時泡泡在溶液中的行徑較穩定，因 此我們就利用其軌跡、氣泡外型、偏移角度的變化，定義溶液的黏滯性範圍。另 外在實驗中發現影響泡泡速率的因素有太多，黏滯力與速率之間不會出現線性的 關係，因此不做深入探討。

本研究主要在討論一個益智遊戲─瓶蓋問題：一開始有十瓶飲料，每兩個瓶蓋或四個瓶身換一瓶新的飲料，而求能喝到的飲料瓶數。我們將這個問題延伸擴展，觀察多個交互影響的變數的變化規律，並了解兌換過程中的特性，再進而找出計算法則來求取最多可喝到的飲料瓶數。以及考慮不同兌換策略造成結果的差異，並據此尋找其在商業上的用途。