第42屆--民國91年

檳榔在我從小的記憶裡，是再熟悉不過的東西——亭亭玉立的檳榔樹，圍繞住家四周，散發出淡淡清香??尤其是一些喜慶的場合，檳榔子更是親友們交際應酬的必備禮品。每次看到綠色黃金在眨眼間變成了紅紅的汁液，好像魔法一般??。老師說，那就是課本所提到的「化學變化」了，我覺得很有意思，到底這個顏色變化是怎麼產生的？還有，曾看過叔叔在嚼食檳榔時，邊吃花生米，結果吐出的汁液顏色卻沒那麼紅，不曉得是什麼原因？另外，檳榔裡頭所添加的成分對人體會有什麼影響？有沒有方法可以驗證課本裡頭的知識？經過和老師的商量，訪問了檳榔的相關業者，便開始了一連串的探究活動。

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

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。

待宵花（Oenothera drumnondii Hook）屬於柳葉菜科（Onagraceae）、月見草屬（Oenothera）的植物，原產於北美洲，是金門的「歸化植物」。本項研究自 90 年 6 月至 91 年 5 月，就金門西南濱海地區待宵花族群分布及變化、生長環境與其形態上的適應進行調查。發現待宵花生長在海濱沙丘，其主要族群分布地有六處，以湖下海堤內的族群最大。族群密度在六月達最高峰，而在十二月時最小。4?8 月是待宵花盛開的月份，而 12?2 月則極少開花。待宵花對海濱沙地的生長環境適應性很強，經觀察發現它們以其植物體多種特殊的形態與構造生長在乾旱的沙地上，在金門海濱沙地少有植物可與它們競爭。

氣流流經物體，會在物體後面行成混亂的氣流，這個氣流會對該物體造成什麼影響？本研究以保力龍球的深入或外拉來顯示氣流對該物體推拉作用，並探究氣流對該物體造成穩定度、阻力、或漂浮力的影響，另以擾流板來干擾氣流加以分析氣流對該物體造成的影響。

在一次五子棋的廝殺中，為了避免弟妹干擾玩耍的興致，因此隨便抓了一把棋子讓他們玩玩，沒想到他們用了相同多的棋子，排成了三角形與四邊形的圖形。我們覺得蠻有趣的，因此我們想到一個研究的問題：「在移動最少棋子的條件限制下，將三角形數移成平行四邊形數」。我們稱這一個方法為「4＝3 切割法」，運用這個切割法的結論我們知道：一、 所有的三角形數皆等於平行四邊形數(合數)。二、 「三角形數＝菱形數」等價於「n(n+1)/2=完全平方數」的問題，而且在一億個n 值當中，只有10 個數值滿足「三角形數＝菱形數」。三、求根號2的有理逼近分數並估計誤差。四、 比較「4＝3 切割法」所求逼近根號2的分數與連分數展開所計算的分數，展現有趣的關係。綜合這些性質，我們發現研究主題皆與“根號2”息息相扣，在此不得不讚嘆「數」的美妙。

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。

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！。

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。