第42屆--民國91年

曾看過沙漏中沙子有卡住的情形，這時我們通常要拍一拍沙漏才能使它繼續滑落；但水流過漏斗時卻毫無卡住的跡象，於是令我們想到流體對於流過的口徑，是否應有一定的比例，才不會有阻塞的現象？而在相對於流體顆粒的方面——材質，是否也有這樣影響流動的因素存在？\r 另外，工業上所用的水管常因堵塞而發生危險，所以工廠經常使用極大的水管，無疑地，愈大口徑愈不容易堵住，但使用大水管成本較高，因而我們想要知道能否找出既節省材料，又不會阻塞的情況。\r 在實驗當中，我們在流體的末端發現到類似彎月狀的形狀出現，我們對於「彎月形」的形狀做了如拋物線、雙曲線或凹折線等的假設；對此我們也嘗試找出：流體在各個界面條件之下，與所產生的「彎月形」幾何圖形性質（如拋物線、雙曲線的曲率大小或直線的斜率大小）之間是否有無線性關係存在。以上的假設，或許能讓我們更清楚的了解，「彎月形」的出現，與我們討論的開口大小、邊界性質是否也有互相影響的因素存在？\r

記得在四年級下學期的自然課堂上，郭老師在「水的毛細現象」的單元中，教我們做了毛細現象的實驗：先用兩片載玻片夾住蓋玻片，再用橡皮筋綁好，然後插入紅墨水中。我們觀察發現：水會逐漸上升，到一定的高度才停下來；而且夾的蓋玻片越多，水上升的高度越低。這個實驗引發了我們高度的興趣及好奇：如果用各種紙類來做毛細現象，水會沿著紙一直往上爬嗎？還是會像玻璃的毛細現象一樣，停留在一定的高度呢？於是大夥兒決定開始動手作實驗。

在酸鹼滴定反應中，我們經常利用指示劑的顏色變化來決定滴定終點，不同類型的酸鹼滴定，必須選用不同變色範圍的指示劑。雖然我們可以用肉眼判斷顏色的變化，進而求得指示劑大約的pKa 值，但誤差可能會很大。在本次研究中，我們利用光度計儀與pH 儀，針對指示劑在不同pH 值時，與某特定波長的吸收度變化關係，來正確求得其pKa 值，並得知指示劑在變色過程中所轉移出的氫離子數目。同時，我們亦針對課本中所描述的天然指示劑1,2（紫色甘藍菜、玫瑰花、老薑汁、波斯菊）去研究其變色特性。

在實驗中，從動機想到，要用什麼方法來測量力的大小。由槓桿原理認識了支點、受力點、施力點等名詞。由翹翹板激發出三個想探討的實驗，自製一組實驗器材，進一步了解施力大小，施力臂、受力臂對實驗的影響。透過選擇合適的球、鎚子、自製圖尺，探討鎚子拉起角度、高度與球彈升高度的關係。經實驗後知道，球放在離支點愈遠、鐵鎚敲擊的力臂愈長，球彈升的高度愈高。鐵鎚敲擊點離支點愈遠，球彈升的高度愈高。在實驗過程中發現，放置實驗器材的地板材質也會影響球彈升的高度，木質地板最高，磨石子地次之，地毯最低。透過這些實驗我們知道：球彈得愈高，用力就愈大。當媽媽手舉得愈高，打的愈痛，長的竹竿比短的竹竿打得更痛。

振頻 2450MHz 的微波已堂堂走入家庭成為一股新興熱源，就其高效能與普及性理應具有更寬廣的應用空間。本研究由觀察微波效能著手，透過熱敏電阻溫度計監測微波爐內的升溫歷程，試著與實驗室內酒精燈熱源進行實作比較，並藉以探索水溫變化量與水量多寡、加熱時間的確切關係。針對微波環境的特異性，設計系列實驗探討並釐清旋轉盤上不同位置的吸波性與相互之間的遮蔽作用。又經由多種試樣的微波升溫情況比較，確認分子極性與吸收微波能力的相依性。另外，通過實驗觀測建立了酒精度、醋酸度與微波升溫的關係圖。在持續聚焦的微波觀點下，完成了五分鐘肥皂速成法、硫酸銅晶體或氯化亞鈷晶體的脫結晶水、無字天書、指紋現形、噴墨紙的酸性鑑定、發麵做美食等實驗設計與實作成果，積極拓展微波爐的應用價值與微波實驗的新思維。

對於第 22 屆全國科展化學科得獎作品『利用溶液導電性觀察溫度對反應速率的影響』，在歷經廿年來電腦科技的日新月異，我們認為在技術上應還有相當的改善空間。所以我們希望能利用電腦錄音程式準確記錄化學反應過程中離子的變化情形，並且希望能找出反應結束的時間點。於是我們利用硫代硫酸鈉與鹽酸的反應改變其溫度與濃度，再將儀器接上並錄音記錄。但是我們發現所錄到的圖形雜訊過多，並且不符合我們的推論：電流越大，振幅會越大。我們推測雜訊過多的原因有：加入溶液時濃度的變化造成雜訊、電腦電阻過大及儀器架設的線路老舊使電流不穩定。於是我們將儀器焊接起來，並運用蜂鳴器的音量變化呈現化學反應過程的電流變化，再利用精密麥克風及電腦錄音程式測量及記錄蜂鳴器聲音變化的圖形。終於發現可以將整個化學反應過程記錄下來，並且能夠在圖形中明確的顯示反應的開始點及結束點。也就是對於離子數目及種類會改變的化學反應，我們已經能利用簡易的電腦設備及靈敏的錄音程式，觀測整個化學反應過程離子的變化，進而精準運算出化學反應速率。這不但改善了目測法的誤差過大，也不必藉助光電比色計法的昂貴儀器耗費。更可貴的是在本實驗中我們的電腦能錄到 0.006mA 的電流變化。在缺乏設備及經費的國中、小，是一項有利於學校對化學科教學及研究發展的新發現。

本作品主要是從「立即瘋」遊戲的解題過程，突發奇想，試著設計全新的「立即瘋」遊戲，甚至更「瘋」的益智玩具，並確認這全新設計和「立即瘋」一樣，只有唯一解。「立即瘋」原設計的木頭材料不容易處理和發展，所以改用智慧片取代。透過對原設計的解題瞭解後，我們自行用正八面體設計不同顏色變化和位置，並進行比對、分析和檢驗。本作品主要結果如下：一、有條理且有效率的解決原設計的「立即瘋」遊戲。二、重新試著設計不同顏色的新「立即瘋」遊戲，並確認只有唯一解。三、設計創造正八面體的「究極瘋」遊戲，並確認只有唯一解。綜合言之，我應用了「顏色表格化分析」和「分組分析」，能有效和有效率的解決「立即瘋」問題，並設計創造全新的「究極瘋」遊戲。最後，我希望設計完整的一套有趣的「究極瘋」系列學習活動。

在房間裡，也可以看得到美麗的星星喔！只要將夜光星星貼在天花板上，夜光星星就能夠吸收光的能量，再放出光來。這樣一來，你就可以在家裡欣賞滿天的星星了。可惜的是夜光星星亮了一會兒就不亮了，於是，我們利用數位相機拍攝在不同的情況下（1.不同的照光時間。2.不同的照射光源。3.不同的照光顏色。4.不同顏色的夜光星星。5.不同大小的夜光星星），夜光星星的發光效果，再以 Inspector 電腦視覺軟體分析比較所拍攝下來的星星亮度。在這個研究當中，我們發現了讓夜光星星發出又亮又久的光芒的秘密：使用紫外燈近距離照射黃綠色品質佳的夜光星星上，在照射夜光星星吸光的飽和時間後，就有最佳的發光效果。

關於我們所做的主題，是一般日常生活中就可以觀察到的「靜電現象」。因為我們覺得靜電好神奇喔，只要把兩樣東西互相摩擦之後，便可以把一些小東西吸起來耶！因此，我們很想要知道：1、 不同種類的東西拿來摩擦效果有沒有什麼不一樣呢？2、 摩擦時間久一點，是不是吸得比較多呢？3、 吸起來的東西，主要是因為很輕才被吸起來的嗎？4、 天氣不一樣時，比如說下雨天和大太陽時，會不會影響靜電現象呢？我們對這些問題，充滿著好奇，於是經由我們實際動手去做做看，藉由觀察到的現象，我們對這些問題，終於有了答案！在觀察的過程中，我們發現了一些好有趣的現象。靜電竟然也可以把水吸過來耶！讓我們一起去看一看吧！。

壹、 傳統鬼腳的化簡由 n 腳鬼腳的最簡節數必定小於或等於 n(n-1) / 2 節，判定絕大多數的鬼腳圖都應該先化簡再去取對應值。化簡鬼腳的工具有「代換版塊」及「化簡版塊」它們的交互運用可很有效率的將複雜的鬼腳圖化簡，最後再透過「棒狀檢驗」可以判斷是否已化到最簡了。貳、 新型鬼腳的發現與應用(一) 傳統鬼腳是一個一對一的函數，若將某一區塊的短節按照事先設定的方式加上單箭頭，這時可做分組抽籤之類的用途，也就是形成一個多對一的函數，若單箭頭加了太多，也有一套化簡的方式。(二) 上述的單箭頭鬼腳與傳統鬼腳在當鬼腳圖畫好後，對應的結果立即確定，不論遊戲者採用那一腳先走，但這是一個很糟糕的設計，因為下一群要玩鬼腳的人必須重繪一個鬼腳圖，這既浪費時間也浪費紙張。因此我們引進一種「不可追蹤的行走方式」，這能使採用不同的行走次序，即產生不同的對應結果。這也讓下一群玩此遊戲者，只要改變一下行走次序，即可重覆使用該鬼腳圖。(三) 上述單箭頭配上不可追蹤行走方式的鬼腳，並非對任意的行走次序都有不同的對應結果，本文中探討了各種各類的單箭頭陪列方式，如棒狀、V 字型、菱形、剪刀型、金字塔型、鑽石型………等，它們的對應結果種類數各有不同，其中只有「金字塔型」可完全充分的產生不同變化，也就是說行走次序一有更動，對應結果必不一樣。這使「重覆使用」充分發揮。(四) 傳統鬼腳為何會一對一，是一個長久以來存在著的一個謎，很多人有不同的解釋方式，不可追蹤的行走方式巧妙的解開了這個謎。環 保 鬼 腳§一個新函數的發現 §