第42屆--民國91年

在本項實驗裏：1. 我們利用自製的封口攪拌器，繪出「醋酸鈉的溶解度曲線」；並且證明：決定醋酸鈉的溶解度數據，蒸發掉的水量為不可忽略之因素。2. 我們利用所得到的醋酸鈉溶解度資料，求出 「當1 克的醋酸鈉晶體析出，將伴隨著放出20.07 卡的熱量。」3. 以粒子觀點為基礎，我們設計了多項實驗以驗證：低濃度的過飽和溶液，實際上具有極高的安定性。即使搖晃溶液、溫度驟變也不致析出晶體；且有效晶種（ 直接或間接提供的 ）必須是醋酸鈉本身。4. 我們利用電解法精製過飽和溶液。並且發現：電解過程中，電流逐漸變小且最後幾乎等同於電解醋酸鈉飽和溶液。5. 我們匯集上述之實驗結果。在低成本的限制條件下，製作出兩種不同用途（ 教學用、取暖用 ）的熱包；並且，提出 自製量熱器、自製電解裝置 在理化教學上的可能助益。

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。

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。

本專題係規劃製作一套智慧型居家管理系統，該系統包含下列六大功能：一、家電控制系統二、家庭電力控制系統三、防盜系統四、災害監控系統五、生活小秘書六、自我測試以Visual Basic 為介面，將個人電腦當作為整個智慧型系統的核心接著再透過8255 卡來擷取外部硬體設備的資料並做轉換，將其轉換的資料送至個人電腦，由個人電腦來做資料的比對及處理。電腦抓取8255 卡的訊號所做的處理，例如：家電控制系統、家庭電力控制系統、防盜系統、火災監控系統、生活小秘書、自我測試等等，再分別送至各子系統做完善的處理，展現各種功能。智慧型居家管理系統之特色如下：一、PC 為主要控制 二、即時間控 三、系統完善 四、系統全自動 五、操作方便 六、電路間單

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。

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。

樂透機上的彩球，為何控制閥打開時，彩球就被吸管吸出。

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。

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！

利用上層具有重量的兩粗糙面之間的摩擦現象，來模擬地殼板塊間所能累積的最高能量。藉由改變上層的質量，來模擬不同厚度的地殼所釋放的相對能量大小。實驗結果顯示：當上層下滑物體的質量較重時，對介面所能承受的最大飽和位能的影響，其質量因素較介面粗糙度因素為重要。增加上層滑落體的質量，會使得最大重力位能飽和值上升。介面所能累積的能量也就以較大比例上升，發生地層崩潰時，所釋放的能量也較大。無論滑落體的表面粗糙度如何，實驗裝置所能承受的最大重力位能均達到一定值後即呈飽和。此定值與下滑物體的質量有關，但我們發現這最大重力位能飽和值並非與質量成正比關係。若將此結論推論到地層板塊上，則指出地層所能承受的能量應與地層厚度有關，越厚的地層其崩潰時所釋放出的能量也就越大，地震強度也應越強。但地震波傳到地面時被減弱的程度也應越大。介面粗糙度增加到一定程度以後，對增加所能承受的重力位能即無幫助。探討其主要原因，應該是與介面間的真正接觸面積有關。若介面間存在微粒介質，當微粒小於各表面粗糙度時，能量較容易釋放。此結論可對應到地震初期經地殼相互摩擦在介面產生微粒後，後續的地震後期瞬間所釋放的能量會小於初期所釋放者。