第42屆--民國91年

我們先利用最基本的樹狀圖，可推導出許多奇妙的關係與規律，也知道了尤拉分割公式與三管的問題有極大的關聯性，使我們得到了三管的公式，但由於三管和四管的公式無法相通，因此我們將樹狀圖先簡化成數對形式，再轉成網狀圖，最後調整為階梯圖，不僅讓三管與四管有了關聯性，也讓我們猜測出五管以上可能為超立體的圖形，讓我們完整的結束了這個研究。

當我們完成加工工件，或加工過程要檢驗錐度、角度、垂直度等量測時，會 發現現有之量具有很多缺點，因而造成在量測方面有很多的困擾。如下︰ (一)單一功能︰ 如︰萬能量角器，只能量角度，且僅表達度、分、秒，碰到錐度、垂直度， 用長度關係表示者，即不適合使用。 (二)操作困難︰ \r 1 三次元量測除須死記操作程式外，還要製作固定基準面之夾具。 \r 2 用塊規、圓棒量測錐度時須計算(T=Δd/L)外，圓棒置放於塊規上，容易滾 動，不易量測。 \r \r 3.用正弦桿量測錐度，除須要計算外，還需要製作固定夾具，否則易滾動。 (三)笨重不易搬動或環境不適合︰ 如︰三次元及光學投影比較儀，由於機體笨重及現場環境，如溫度、濕度、 灰塵??等，不佳情況下並不適合在工作現場使用。 (四)無明確量測數據︰ \r 如︰直角規、角度塊規，只能作比較，用目視看透光程度，至於誤差多少， 則無法用明確數據表現出來。 \r 基於以上種種缺點或困擾，激發我們對錐度、角度、垂直度等，高精度、操 作簡便之多功能量測系統研究的興趣。 \r

這個研究是運用學校現有器材，探討校園中菟絲子（Cuscuta australis R.Br.）的形態、構造、生殖方式、吸器產生機制、快速散播原因及圍堵其入侵的方法。根據研究結果顯示，校園內菟絲子的寄主已經超過8 種，大多為草質莖植物，各寄主被寄生嚴重度不同，這和寄主植株形態和族群分布狀況有關；菟絲子莖上沒有氣孔，一個雌蕊有兩個花柱，莖內與未成熟的種子內有豐富的澱粉，但成熟種子則沒有發現澱粉。菟絲子的結果率和產種子能力十分驚人，每平方公尺的寄生地，可產下8 萬顆以上種子，種子發芽率也達60%以上；菟絲子的莖有極強的再生力，只要仍有一個節或生長組織存在，就可再發新芽生長，一般蔓莖平均每日可向外擴展4.4 公分。菟絲子的莖有向觸性、背地性及輕微的背光性。菟絲子幼莖才會產生吸器，而大多數材質都可以誘發它纏繞並產生吸器。菟絲子有很重要的中藥用途。我們可利用防火巷的觀念，開闢60 公分以上的空白地阻隔其蔓莖向外擴展。

若Mn×n（s）表示在n×n 的正方形棋盤中，棋子總數為s；Vn×n×n（a1，a2，a3，…..，an ）表示在n×n×n 的正方體棋盤中，每層個數為a1，a2，a3，…..，an，且s=a1+a2+a3+…+an。本研究即在Mn×n（s）和Vn×n×n（a1，a2，a3，…..，an）中探討若要排成每行、列或高的棋子個數均為奇數時s 的變化情形、解答分析並找出其排列方法，最後才推廣到長方形 Mm×n（s）、長方體Vn×n×k（a1，a2，a3，…..，ak）。並以上面研究結果為根據設計遊戲。

鹼性電池使用的電解液均為強鹼，電池中的鋅極會與其發生腐蝕反應，使得電池放電壽命降低，並產生氫氣，而大量氫氣使得電池有爆裂的危險，為了改善上述問題，我們自行設計了氣體觀測儀器，用來檢測銀鋅電池充放電與靜置時之氣體產生量，更藉由探討影響變因的過程找出銀鋅電池最合適之使用條件，例如：電解液種類之選擇、濃度的比較、電極面積與充電電流對使用效果之影響，並改善電池腐蝕程度，進一步提高使用功率，以鋅極處理(Sn:Pb 1:1 )搭配電解液添加物(KOH:Zn(OH)42- 2:1) 非常有效率地抑制氣體產生，更用氯化銀取代傳統氧化銀為正極，大大地提升放電功率至原先的數百倍。

水是我們生活的必需品，缺水不可，但是水太多也會造成災害。從古代的大禹治水，到現代的科技，仍然無法戰勝水，只能疏通、順水的特性而導之於海。橋是路的延伸，為了便利交通，所以蓋了無數多的橋。最近幾年，賀伯、納莉、、、等颱風，造成許多災害，房子、車子被水淹了、橋樑被沖斷了。於是我們做了很多實驗，來探討基隆河水災的幾個因素：截彎取直、橋墩的數量（形狀）大小、橋墩的配置、貨櫃、是否和水患有關？也比較出如何架設橋樑最不會影響水流，並檢驗『瑞芳分流』的有效性，最後提出新的構想－『三貂嶺分流』，希望集思廣益早日解除基隆河的水患，更可作為台灣省各大河川參考。

1. 電視新聞常見垃圾抗爭問題，使我聯想到房屋建築，為防止太陽熱\r 能進入，必須採用隔熱材料所引發之環保及防火問題，雖然與因一\r 般日常生活產生之垃圾所引發之垃圾抗爭無直接關係，但我想只要\r 此隔熱材料產生之垃圾日益增多，遲早會發生處理困難與抗爭問\r 題，讓我心想如果可以不使用隔熱材料而可以隔熱不是很好嗎？\r 2. 當我看到中華民國大氣層保護協會之會訊在討論CO2 與CFC 之排\r 放問題時，向我父親詢問隔熱材料之材質與來源，才知道隔熱材料\r 大部份為塑化材料，為達到有良好的隔熱效果，就必須發泡，發泡\r 劑都為CFC 類產品，該類產品會破壞臭氣層，塑化材料之來源為輕\r 油列解，以前常見高雄市楠梓區後勁地區居民抗爭，就是為了反對\r 五輕之興建，以前我不知道為什麼抗爭，現在我知道了，原來輕油\r 列解是一種高污染、高耗能源的工業，所以才受到反對興建，且電\r 力能源若取自火力發電，又是一種CO2 的排放及空氣污染的重要來\r 源之一，所以電廠的興建同樣遭當地居民所反對，也因此更堅定我\r 研究不使用隔熱材料的決心。\r 3. 有一次到同學家，他家樓頂有增建，用的是鐵皮搭建，雖然使用隔\r 熱材料，但仍甚悶熱，那時我靈機一動，若能使熱氣排出不就涼爽\r 了嗎？又看到電視新聞報導，又九二一災區臨時鐵皮教室熱的問\r 題，更讓我感同身受，由此引導出我研究的方向—空氣對流。\r 4. 九二一震災，震出了我的靈感，當初我非常納悶，這麼堅固的大\r 樓 — 板橋博士的家、台北松山東星大樓為什麼會倒，思索多日，\r 由各媒體報導，得知是建築結構與偷工減料的問題，但為什麼倒的\r 全部都是混凝土結構的大樓，而非鋼骨結構的大樓，後來經請教建\r 築界與資料收集，才知道鋼骨結構之抗震能力較強的關係，但鋼骨\r 結構使用的牆壁都是吊掛式，有一次參觀發明展，有一發明人設計\r 一輕質水泥，說如此可減少結構費用，又一發明人設計一種吊掛壁\r 板，材質使用的是隔熱材料，不符合環保，政府又一直在宣導環保\r 觀念，我靈機一動，思索著要如何設計一個既輕又符合環保之壁板，\r 當時我正在研究散熱屋頂之設計，當時對空氣對流研究到有一相當\r 成果，於是將散熱屋頂設計移用到璧板，發現效果不佳，引起我繼\r 續深入研究改進的興趣，經多次之實驗，才發現兩者之理論是互通\r 的，但結構是不同的，後來也提出專利申請，在很短的時間便被核\r 准發明專利，經延期半年公告，於今年二月十一日已在專利公報上\r 公告了（見專利公報），這是我生平第一項專利，而且又是發明專利，\r 所以我非常高興。\r \r 5.在台北市停車場火災，由電視報導見火之大，消防車灌水無效，真\r 是可怕，讓我想起有一次登山郊遊時，見一農夫在山坡地燃燒雜草\r 堆時的景象，起初農夫要點燃雜草不很容易，但當點燃不一會兒功\r 夫，火之旺，所引起風之大，情況類似，那時我只是想是空氣對流\r 的一種現象，新聞報導是什麼煙囪效應，我不懂，當東科大樓火災\r 時，由三樓延燒到十六樓，大家又再說煙囪效應問題，於是我又回\r 想到三、四年前，父親帶我到台南貝汝參觀商展，有一家廠商在展\r 示焚化爐，當在開始點火，火並沒有那麼容易就點燃，可是當點燃\r 後，火開始燃燒，起初火不很大，但不久火就愈燒愈大，在那時候\r 站在爐門前，就會感覺有一股強大的風被吸入爐內，而火燄則很大\r 的往煙囪竄升，這時我才意識到什麼是煙囪效應，且此時我對空氣\r 對流之研究已有相當之成果，因此我就知道煙囪效應為空氣對流的\r 一種表現，電視新聞又報導屏東縣有一間土地公廟，信徒燒金紙給\r 他時，金紙會一張一張自動跑到金爐內燃燒，信徒都說土地公會自\r 己算錢，非常相信土地公有靈，事實上也是煙囪效應所產生空氣對\r 流的結果，於是引發我對煙囪效應問題研究之興趣。

在國二理化課本中有提及利用二氧化錳來催化分解雙氧水製氧，而我們的實驗是要利用鹵鹽來催化分解雙氧水產生氧氣。我們共設計了六個實驗，第一到第四個實驗是改變了一些因素來探討鹵鹽催化雙氧水的影響，我們分別觀察了不同鹵鹽、溫度、濃度與酸鹼度，從實驗中發現，0.25M KI( aq)較適合國中生來操作與觀察碘離子催化雙氧水反應的多樣色彩變化，且其催化速度適中。而雙氧水在高溫、酸性的溶液中的分解反應速率會更快。實驗五、六則是我們推測陽離子可能也會影響反應的速率，因此選了數種碘化物來比較，結果發現CaI2 的催化效果最好，AII3 的催化速度最差，但 AII3 的反應液色彩變化卻更具多樣性。

根據文獻資料的統計，台灣地區泥火山共有 17 處，羅山地區是東部地區 2 處泥火山的分佈地之一，也是花蓮縣境內唯一的分佈地點。羅山地區的泥火山大多呈現噴泥池的景觀，只有幾個邊坡坡度約 10 度的噴泥丘。本實驗調查羅山地區泥火山噴泥口的直徑、噴發泥水的溫度，每分鐘的噴發次數、噴發量、含泥量、水質酸鹼性與含鹽度，並調查泥火山區域的植被概況，其中鹵蕨、彭佳嶼飄拂草與冬青菊都是生長在含鹽量較高的海岸地區，說明泥火山土質與海岸地區的共通性。鹵蕨在台灣的分佈只有屏東佳樂水地區與羅山泥火山地區，屬於稀有級的植物，羅山泥火山地區更是它族群數量最大的區域。本研究也模擬泥火山的噴發與泥火山兩種小地形的形成，以探究泥火山的噴發現象與小地形形成的原因。

高中基礎生物中有關生物間的交互作用，提及生態失衡的內容中，曾介紹「外來種」對於本土生物可能產生的影響，所謂「外來種」即是群集中原先不存在，但因人為引進的物種，如本島農田常見的福壽螺和溪流、池塘常見的吳郭魚等。通常外來種欠缺天敵或競爭者的制衡，往往過度繁殖，為當地的生態環境帶來衝擊，致使生態失去平衡，甚至導致原有物種滅絕。如吳郭魚引進台灣後，即迅速在各溪流、池塘等淡水水域中繁衍。現在不但成為本島河川下游和池塘的優勢魚種，更在競爭的效應下，導致本省原產的鯽魚數量大幅下降而有了滅絕的危機。同樣的競爭效應也發生在外來的福壽螺和本地的田螺上（施，1999）。外來植物的例子則如布袋蓮，在淡水水域中，因無其他植物或動物天敵的制衡，造成許多本土水生植物生育地因其入侵，頓時失去生存空間。 \r 「次級演替」是指生物群集在受到干擾之後的變化過程，一般常見的人為干擾方式主要為火燒、噴藥、刈除、踩踏等。 \r 大黍 ( Panicum maximum Jacq)，又名天竺草，原產於熱帶非洲。1908年自菲律賓引進台灣( 許，1975 )，做為牧草和水土保持植物。張和蔡(1974)以及廖(1989)均曾進行過大黍之水土保持試驗，確實有一定的成效。大花鬼針草進入台灣的時間普遍認為應是在清朝時，民間交流過程中意外引進，確實時間並不可考。 \r 據前人研究，大黍在雨季時火燒後會快速萌蘗；且自從引進台灣後，更因其侵略性極強 , 在台灣中、南部地區大量滋生，現已取代芒屬植物( Miscanthus spp. )之地位，並在中部地區坡地形成草原景觀。而以殺草劑之噴施可有效的抑制大黍之生長。鬼針草傳播方式主要以動物媒介為主，在演替早期通常也是屬於優勢植物，因此本實驗由實際的勘查、測量與記錄，藉以了解大黍、鬼針草等外來植物於演替過程中，其與本土植物的競爭情形做一初步探討。\r