第42屆--民國91年

我們在上課的討論過程中，發掘了幾個課本中沒提到的問題，雖然百科全書上可以查詢到相關資訊，但仍覺得不真實！於是我們在討論中設計實驗，但在實驗過程當中，卻又不斷的發現問題。這些不斷的發現，讓我們興奮不已，但卻也在一些小細節的疏忽上，而讓我們重做部份實驗。經過一而再、再而三的小心求證，終於讓我們瞭解幾個事實：（一）加熱的水重量比冷水輕，這也就是水沸騰時會有對流現象的原因。（二）水在沸騰及結冰的時候，溫度都不會隨著時間而有變化。（三）水溶液的濃度會影響它的沸點和冰點。（四）不同來源的水因含有的物質濃度不同，所以會有不同的沸點和冰點。

沙包，在去年颱風季節成為最熱門的搶手貨，民眾想以沙包作為防止水淹入建築物的第一道防線，但是取得沙包後該怎麼堆？才能最有效的防止水患呢？國中理化第一冊第 6 章中提到水越深時水壓越大，想將積水阻擋在外，需有一些技巧才能達到目的，於是設計以下的實驗嘗試將沙包以不同方式堆疊，探討其阻擋水患的效果。我們利用保力龍空盒製作成有缺口的容器，用 4號封口袋填入細沙，控制沙包的總重量一定下，改變單一沙包的重量、堆疊方式、重疊比例、水位高低等，以實驗數據找出最有效防止漏水的沙包堆法。結果我們發現沙包採雙排上下層交叉堆疊和階梯形上下層交叉堆疊時，阻擋水入侵的效果最好，尤其重疊超過 1/4 以上（甚至到 1/2），漏水量最少，可以建議民眾參考採用。

每次上課時，最討厭的上課情況就是有人吵鬧，而讓老師和學生無法專心講課和聽課，而吵鬧的人更是無法原諒。希望能藉由此作品來改善上課的品質。

設計出一套可以精密偵測到土石流的產生，並且可以馬上發出警報的系統，使人們得以安全脫離，不用再害怕土石流了。

本次的活動，堪稱為一個典型的「行動研究」，期望能藉由探究的活動，嫻熟科學探討的方法，並經由實作過程獲得科學知識和技能。其活動過程是在瞭解氣墊船的行進原理後，經由尋找手邊可利用的各項材料與資源，進行各項實驗活動，成功的自製一艘能行駛於陸面和水面的氣墊船。

一、 兩種不同折射率的液體分上下層（ n1 ， n2 ）置於同一容器中，由於分子擴散作用，混合液的折射率會隨著高度改變，稱為折射率梯度。二、 通過和鉛垂線成 45°的玻棒的雷射光照射盛有折射率梯度的方形盒，在屏上會出現常態曲線分佈圖，測量其涵蓋面積，可算出n2-n1。三、 半圓筒盛有折射率梯度的液體，雷射光前方加光柵，雷射光源置於升降台上，逐漸升高升降台，在屏上：（一）光點距離隨高度改變，可直接量出折射率如何隨高度變化。（二）雷射光向下偏Ｚ，我們推導出折射率梯度dn/dy和Ｚ成正比，且作 dn/dy - y圖，亦成常態分佈，量其面積亦可求出 n2-n1 。（三）dn/dy隨時間改變，可進一步測量擴散係數。

木琴主要的構造有三部分：琴鍵、支撐架、共鳴管。我們的研究在於探討木琴頻率與琴鍵長度的關係，以裁切出正確音頻的琴鍵；探討琴鍵支撐點對木琴響度的影響，以找出最佳的琴鍵支撐位置；探討影響共鳴管長度的因素，定出適合各種頻率的共鳴管長度。綜合這些研究結果製造出一架音高準確、響度足夠的木琴。

樂透機上的彩球，為何控制閥打開時，彩球就被吸管吸出。

在池塘邊的水中，時常掀起一陣陣的漣漪；而我們在洗碗時，水柱撞擊碗盤上，水柱上竟也起了層層的波紋，它們一樣的嗎？我們利用 V8 結合影像擷取卡，代替相機取得數據，以 Excel 製圖協助數據分析，探討水柱節產生的條件、形狀及對其影響之變因。當光滑的水柱以慢的速度撞擊任何接觸面時，水柱就會產生節，節愈接近下方者，愈接近球形或橢球形，上方者並不是上下對稱的。節產生的起源可能是駐波嗎？假如是駐波，除了節點外所有的介質都會振動，在水柱形成的節上面根本看不出振動的現象。應是來自於水柱下方與物體碰撞而引起的，沒有碰撞，水柱上就沒有節。碰撞會引起水流動速率減緩，同量的水一樣要流下，只得往外擴散，使水柱變粗，而水速減緩，水往下的流速減緩，水柱側方的壓力會增加(白努力定律)，增加到水柱形成突出的表面，表面的表面張力與增加的水壓恰達成平衡，而引起此週而復始的現象。本實驗涉及高二物理的流體力學(表面張力、白努力定律)、功與能，在少數書籍也有說明節產生的原因，但全認定為駐波，此說法實有爭議！

我們這份作品主要是在探討垂直震動與水平震動對實驗中的農作物（苜蓿、小白菜），當處於每日固定時間的震動環境中，其發芽率與農作物重量增加值的情形。實驗分為實驗組與對照組，每天中午啟動垂直或水平震動裝置各 20、15、10、5 分鐘（震動強度大小相同）；對照組不予以任何處理，震動時間 0 分鐘。然後每天觀察農作物的發芽數目及幼苗的重量增減狀況，計算出種子發芽率與幼苗重量增加值後，再將結果製表繪圖紀錄下來。研究結果發現，受垂直震動影響的苜蓿與小白菜種子發芽速率較快，發芽率高於未受垂直震動影響的苜蓿與小白菜種子。實驗中的農作物種子每日受到垂直震動時，可能增進了發芽機制的運行，因此使得發芽率高於沒有受到垂直震動影響的農作物種子。受水平震動影響的苜蓿與小白菜種子發芽速率較慢，發芽率低於未受水平震動影響的苜蓿與小白菜種子。實驗中的農作物種子每日受到水平震動時，可能影響了發芽機制的運行，因此導致發芽率低於沒有受到水平震動影響的農作物種子。受垂直震動影響的苜蓿與小白菜植物幼苗重量增加值較大，總重量增加值高於未受垂直震動影響的苜蓿與小白菜植物幼苗。實驗中的農作物幼苗每日受到垂直震動時，可能增進了植物生長機制的運行，因此使得重量增加值高於沒有受到垂直震動影響的農作物幼苗，這也可能和生長素的分布有關。受水平震動影響的苜蓿與小白菜植物幼苗重量增加值較小，總重量增加值低於未受水平震動影響的苜蓿與小白菜植物幼苗。實驗中的農作物幼苗每日受到水平震動時，可能影響了生長素的分布，因而抑制或延緩植物生長機制的運行，因此使得重量增加值低於沒有受到水平震動影響的農作物幼苗。綜合言之，我們的實驗發現：每日固定時間的震動以及震動的方式（垂直或水平），確實對於實驗中的苜蓿與小白菜種子及幼苗產生萌芽及生長上的增進或阻礙現象。