第44屆--民國93年

本作品主要在探討“如何使不插電的燈發亮”。從元宵燈會中，螢光棒發亮的現象觀察起，先用自然課學到的方法—接通電路和常見的摩擦方式來實驗，再推想其他方法，使不插電的燈發亮，進而探討哪些燈不插電也會亮，哪些因素會影響不插電的燈的亮度，哪種摩擦物最快使不插電的燈發亮，最後試壞掉的燈管是否也會亮。一連串的問題終於一一解開：原來不插電的燈管，用接通電路、摩擦、接觸電視螢幕及用檯燈照射等方法都會亮；凡是含有螢光物質的燈，不插電都可以讓它們亮；摩擦物的材質、溼度、溫度及摩擦時的環境溫度、溼度和摩擦的速度，都會影響不插電的燈管的亮度；用氣球摩擦最快使燈管發亮；最後連閃爍和全不亮的燈管，摩擦都會亮。

本研究主要是探討甘泉水(自流水)的形成，首先，以約半年前所規劃的路線及鎖定的測點，進行實地觀察及紀錄共三次，並將紀錄的資料加以整理，將結果以電腦軟體加以立體化，將得到的九張圖整理分析，在與實地觀察的結果，可得知甘泉井(自流井)形成的兩個原因，（一）由九張圖可得知，甘泉井為低窪處，南方及東南方地勢較高且均為受壓地下水層，水由高處網低處流的原理，便是甘泉水為自流井的原因之一。（二）以實地觀察的結果發現，再甘泉水旁約一百公尺處，發現一水源觀音溪，由於觀音溪與甘泉水的距離不遠，所以不排除觀音溪的水注入甘泉井，使觀音溪為甘泉井自流的原因之一。

本次研究的目的，是藉由數據，循序找出存在於「2 的指數值」(即：2n 乘開後的值。本次研究中的數據，皆以變數Kn 表之，其目的與定義，詳見伍之一)中，出現在同一位數的數字循環與和其他位數之間的關係。從一變數Kn 中，確認其個位數有數字循環的現象開始出發，循序找出其十位數、百位數之間所存在的數字循環。之後，作者試著根據數據，先行猜測其公式，並以數學歸納法證明其公式成立。爾後，發現「3 的指數值」亦與「2 的指數值」有相似之處，亦是循上述手續證之。

本研究主要目的在於建立一個長久穩定的小型水族生態系（掌中缸），由於掌中缸內並沒有過濾與加溫系統，比一般水族箱生態系更為脆弱，所以我們特別針對水質、水草、光線、換水、缸中生物、藻類等問題進行研究。實驗過程有以下幾點重要心得與發現：日曬法為最省錢與最快速去除自來水中氯氣的方法；新建立魚缸內的必須要40天以上才能建立起一個完整的生物分解系統，而且消除亞硝酸所耗的時間遠高於消除氨所耗的時間，但系統內的硝化細菌仍然無法有效去除水中的硝酸鹽類，所以必須仰賴換水稀釋與種植水草吸收；含有電氣石成分的奈米陶瓷粒比生化陶瓷與水草砂更能附著硝化細菌；水蘊草、金魚草此類成長快速的優勢水草，光合作用最為激烈，能有效降低NO2 、NO3-濃度與增加DO值，更能抑制藻類蔓延，且種植面積越大，效果越好，但其缺點是吸收過多水中的CO2，造成PH值上升，KH大幅下降，形成生物脫鈣作用 （ Biogenic decalcification ） ；照射太陽光雖然對水草生長有極大幫助，但易造成藻類蔓延與黑殼蝦死亡，因此每日斜射4小時最佳；最佳的換水方式為每週換水1/3；本實驗也針對數種水中生物進行耗氧量、對氨與溫差變化耐受力測試，找出最適合生存在掌中缸的生物；生物除藻為掌中缸最佳的除藻方式。在累積許多實驗心得與結果後，本實驗也針對密閉的生態球與加入自製二氧化碳系統進行探討與研究。

液體中之自由落體與液體的黏滯性有關，本實驗找出球體半徑與終端速度之間的關係。利用攝錄機作為紀錄工具，拍攝三種材質（壓克力、玻璃、水晶）的球體在沙拉油中的自由落體過程。使用電腦映像處理軟體將影像分解成幅影像，時間的解析度為1/30 秒。測量球體的高度與時間，分析高度與時間的變化情形，發現終端速度與球體半徑之間的關係。 流體中之運動方程Fdrag = -k1V，無法符合實驗結果。我們的實驗結果顯示油中的自由落體的運動方程應該是Fdrag = -（k1V+ k2V2）。由不同材質的壓克力球（~1.18g/cm3）、玻璃珠（~2.47g/cm3）與水晶球（~2.66g/cm3）所獲得的終端速度（Vt）與球體半徑（a）的關係為a3(ρ-ρ') = 0.00003（aVt）2 + 0.00021（aVt） + 0.00575，其中ρ與ρ'分別為球體密度與沙拉油密度（0.90 g/cm3）。

強力磁鐵放入鉛直擺放的鋁管中如照片一，因受渦電流的影響將\r 會緩慢下降，而不像自由落體的快速下降。對此緩慢下降的速度，若\r 是為等速度時我們稱之為終端速度。就 如在空氣中的自由落體，當\r 所受浮力等於重力時，物體將會以等速的終端速度落下，我們將設計\r 實驗裝置來量測受渦電流影響下的終端速度，這在物理上是很重要\r 的。畢竟在科普書籍或影帶或科學展示中常看到這個實驗，但是都屬\r 於定性的描述，若能定量的了解一些現象，將較符合物理研究的本\r 質，初步我們就以終端速度為研究的對象，希望能建立量化上的影響\r 機制。

動機： 因為看到校園內塵土飛揚、光禿禿的土地，我們興起了綠地鋪設、重拾往日美景的想法。決定將研究主題定為「台灣的皮膚」－即台灣的原生地被植物。目的：研究與移植台灣原生地被植物, 以尋找自然、美麗、又容易維護的地被栽植方式。研究結果：觀察發現：土壤改造區台灣原生地被植物成長情況比較好；經過移植引進的鋪地效果好又快；台灣原生地被植物漂亮的小花和果實，吸引昆蟲來這裡活動；舖種台灣原生地被植物的土地不太需要澆水。結論：十二種台灣原生地被植物，在改良的土壤上都生長良好。土壤改造可以使植物生長得比較好。台灣原生地被植物會開花、會結果，使整個草皮變得十分美麗，而且會吸引蜜蜂、蝴蝶和昆蟲來覓食。

本研究探討灰塵與除塵紙效果的關係，我們先從日常生活中觀察教室不同位置灰塵的種類，並用顯微鏡觀察除塵紙的結構以瞭解其纖維排列方式，接著開始針對四種不同顆粒大小的粉末及三種不同粗糙表面來進行除塵效果的實驗，本研究的結果如下：（一）不同地點的灰塵種類是不一樣的，當我們進行除塵時，需想想清潔環境的灰塵大小與種類，對於沙子及一般毛髮棉絮，除塵紙有不一樣的功效。（二）除塵紙纖維排列方式不盡相同，多是交錯排列，纖維極細，除塵紙與表面互相摩擦，灰塵受到電場的感應，會輕易地附著在絨毛上，達到除塵的效果。（三）本研究實驗出除塵效果與灰塵顆粒大小成反比，模擬灰塵的除塵效果由優至劣分別為「太白粉→鹽巴→胡椒粉→砂糖」。除塵紙若使用於家中或學校時，須注意是否有顆粒過大的灰塵，否則除塵紙將沒有功效。(四)除塵紙適合在平滑處使用，不適用於粗糙的環境，否則會破壞除塵紙的表面結構，達不到除塵效果。

本研究以充分利用國中所學的力學與力學在營建科技的應用，使用碳纖維絲、棒等的材料，模擬碳纖維包裹而成的樑板柱體，來對有關碳纖維作用力運用於日常生活的產品的研究。經由參考課本及一些論文文獻等知道碳纖維有質輕、剛性強等特性，由於在歷屆科展中並無對此主題有相關之探討，因此經過本組在實驗中發現問題與討論後，我們得到下列結論：藉由材料因荷重變形的現象，來比較碳纖維在不同產品中的應用，確實呈現其重量輕且又剛性強的特性。並且將碳纖維運用於不同建物，如橋樑等亦然。發現在考慮其所使用的位置與時機的環境與產品的特性時，當選對地方與使用時機，碳纖維才能發揮比其他材料更輕但剛性更強的優點。

海市蜃樓形成的原理就我們所知只有一個：光線經過多層折射率不同的均勻介質，當折射角大於或等於90 度時，光直接全反射。既然海市蜃樓是因為光通過折射率不同之均勻介質而產生，於是我們由最簡單的現象著手：探討物體在一層的各均勻介質中，其折射率與成像位置的關係、介質厚度與成像位置的關係、不同均勻液體層數與成像位置的關係，並由實驗結果，揣測光在自然界的行徑路徑。