第57屆--民國106年

本研究旨在探討正多角柱內所產生之肥皂泡膜形狀，以及改變正多角柱長高比時所發生的對稱破缺的現象。在我們的初步研究中已經發現，正五角柱內的肥皂泡膜確實存在對稱破缺的現象，因此我們希望進一步確認並理解此中奧秘。我們的研究將以實際的實驗觀測做基礎，然後在理論上以最小曲面的近似解來分析。為了將實驗以及理論結合，我們並透過免費的數學軟體GeoGebra來進行數值模擬計算以及圖形展示。

我們蒐集家中常見衛生用紙研究，比較各種衛生用紙的差異及造成馬桶阻塞的因素，得到下列結果: 一、 各種衛生用紙外包標示都算正確、清楚，也提供許多重要訊息，消費者在購買時， 應多閱讀外包標示。 二、 拉力實驗與厚薄及結構強韌成一致性，最耐拉的紙巾類最為強韌不易分解，而吸水力以廁衛用衛生紙類最好但各類差異並不大。 三、 一般正常使用量下(6公升12抽、3公升7抽)，不管是面紙類或衛生紙類都能沖走不會阻塞，但若超過就會造成阻塞，使用者在使用上也要注意不宜過多。 四、 沖後紙張樣態發現只有廁衛用衛生紙會分散為細小碎片，其餘保持原狀不易分解，所以除廁衛用紙，其餘皆不能丟入馬桶，廁所內應標示以免使用者誤投造成阻塞。

本實驗目標要研發避免碰到粉筆灰的清粉筆溝粉筆灰工具。我們先調查全校各班如何清掃粉筆溝？粉筆溝的材質？做出以下實驗：比較大小傳動齒輪的載重效果、車子重心影響、比較哪一種清掃工具可以清掃較多的粉筆灰、比較哪一種粉紅PaPaGo可以在粉筆溝內清掃較多粉筆灰？經過改良研發出來的第二代粉紅PaPaGo 是大傳動齒輪、後驅自走車搭配油漆刷，可以有最佳的清掃粉筆灰效果。

我們研究螞蟻的分工覓食行為，這是螞蟻集體行為的具體表現。我們選用規模不同的兩個黑棘蟻蟻窩進行實驗，對個別螞蟻進行塗色編號，方便於實驗中辨認螞蟻。我們設計了可以有效觀察覓食行為及可調控的覓食變因(食物離巢距離、食物數量、斷食時間)的實驗裝置，經由計算蟻窩內螞蟻的平均覓食出勤率，量化螞蟻的分工覓食行為。實驗發現，不論是面對單一或多重固定的覓食環境，黑棘蟻並不會因為蟻窩規模的大小不同而有比率懸殊的覓食出勤率。我們實驗數據的高度一致性，並非偶然，這是螞蟻集體行為特徵的一個具體呈現。

我們發現5-35圈之間，線圈數越多、通電線圈與磁鐵間推斥力越大，成線性正比關係，因增加線圈的圈數所增加的推斥力與線圈重量增加的速度約略相同。電流量與線圈斥力呈線性正比關係。通電線圈與磁鐵間距離越近推斥力增加越快。線圈形狀則以橢圓形和圓形的效果較好。以電池提供的電流流量來看，鎳氫充電電池〉鹼性電池〉碳鋅電池。鎳氫充電電池和鹼性電池輸出的電流較穩定，而碳鋅電池會隨著時間而持續下降，較不穩定。磁鐵數量越多、磁鐵與線圈角度越小，這些因素都會使推斥力增加。漆包線長度固定時，線圈直徑略大於磁鐵直徑的推斥力會較大。

雨棍可發出如雨滴或流水的聲音，相傳為原住民用來祈雨的古老樂器。本研究利用簡單材料，探討釘子數量、釘子排列方式、置入顆粒大小、釘子種類、筒子材質對雨棍聲音的影響。研究結果發現：釘子越多、左右距離越近、置入顆粒越大、釘子越粗，雨棍單次翻轉聲音持續的時間越長。雨棍聲音的分貝數則會受到釘子數量、釘子排列方式、置入顆粒、筒子材質的影響。竹筒搭配竹籤與白米，三者都是自然材質，可以做出最接近流水聲的雨棍。

我們調查校園花朵花蕊生長形態、柱頭與花粉特徵、花絲花柱長度比，並製作小麥、美洲合歡、大花咸豐草、孤挺花四種花朵花柱模型進行授粉模擬實驗，探討花蕊形態與授粉機率的關係。我們得到以下結論： 1. 觀察12種植物花蕊結果，柱頭的形態與花粉的形態可歸納為三種配對組合。 2. 花柱與花絲的相對高度是決定花朵授粉方式的重要因素。花柱比花絲高有利於異花授粉；花絲比花柱高有利於自花授粉。 3. 某些花蕊周圍的附屬構造，對授粉機率有明顯的影響，如：小麥的內、外穎。模擬實驗發現：增加穎的構造較不含穎的模型提高約2.2倍的授粉機率。 4. 不同的花序也會影響花朵的授粉機率。模擬美洲合歡聚合成花團的頭狀花序 (6朵)授粉機率會較單一朵花提高約2倍。

橡皮筋於PVC管落下時，會因為與PVC管接觸而產生碰撞及摩擦，開始造成橡皮筋不規則旋轉，橡皮筋至一段時間後會進入規律運動，整體落下運動會趨於等速運動。本研究以有橡皮筋無貼緊、落下方位角、PVC管管徑、PVC管斜度等因素，探討橡皮筋在旋轉過程中的差異，並拍攝過程影片，藉由Tracker、Inkscape等軟體分析，去探討旋轉圈數、橡皮筋落下速率、橡皮筋運動過程等變化，並記錄橡皮筋運動軌跡，分析整體及單一參考點的運動方式。

市面上中小型風力發電機的蓄電池使用鉛酸電池，此電池兩極浸在同一電解液中，不斷充放電之後會有再結晶問題，使電池壽命縮短而不環保。為求「環保」，我們發現了可以改善此問題的電池──逆釩流電池。 此電池現用的質子交換膜多由Nafion®公司製作，雖廣為使用，卻因釩離子滲透率高而效率不佳，而萌生一種想法：可否找到更好的膜呢？ 參閱文獻後，發現以聚醚碸樹脂（PES）、磺酸化聚醚醚酮（sPEEK）為材料的膜很有潛力。前人研究兩種材料比例差異，未以其他因素進行實驗。此報告主要以不同帶電程度──磺酸化程度的sPEEK製膜改良並探討。 在製作並測量各膜的物理性質後，因為膜的帶電性，配合其差異穿透的特性，進而提出將此膜用於更環保的電池──海水濃差電池。

廢粉筆，不再是一般非資源垃圾了！我們以教室的廢粉筆為設計中心，獨創出多種實驗方法及設計裝置，也可做出許多綠色化學實驗的具體成果。 硫酸鈣成份的廢粉筆，可簡易再生或與陶土混合製成多種工藝品、分子模型球；碳酸鈣成份的廢粉筆，在短粉筆上畫電解通道可快速節能的比較出1滴電解液的綠色化學實驗。 我們自製的多孔性粉筆陶珠及連續吸附裝置，利用其多孔性及電燒後分解的成份，可中和酸性、吸附廢氣及吸附水中有害的重金屬離子物質。最後，我們還將吸附重金屬離子的粉筆陶珠，回浸到酸液中溶出重金屬離子，由可定量的一滴電解反應檢測，其在負極可析出金屬銅證明多孔性粉筆陶珠具有水質預防性把關及水中環境監控記錄的功能。