第45屆--民國94年

藉著自己動手做出產生克拉尼聲圖的裝置，進而觀察及探討在不同條件下所得的結果，最後再加以實驗、數據分析，並歸納結論。一、在不同形狀之金屬板上，以弓摩擦其邊緣，觀察圖形與變化，並作頻譜分析。二、 以鼓皮做為媒介，利用喇叭產生波動，觀察圖形與變化。三、 嘗試在克拉尼聲圖中非節線處（波腹）製造固定點，觀察固定點位置、數目的週期性變化對產生圖形之影響。

分水遊戲是一個許多同學都聽過、玩過的遊戲，許多科展競賽（註1）或科學叢書也常能看到相關的命題出現。它的玩法很簡單，主要是利用二個不同的水桶，在反覆的傾倒後，產生我們要的水量。剛開始，我研究的目的，本來只是想考倒同學，哪知道同學比我厲害，反而是我被考倒了，因此激勵我做更深入的研究。於是在改變許多外加的條件後，對該命題作加深加廣的研究，也獲得了許多嶄新的發現：1. 在加廣部分：我改變了桶子的數量及種類，也改變了內容物的種類及判別性，並且求出相對應的解。2. 在加深部分：我詳細的探討了水池大小與總水量的關係，以及總水量的不同，造成解的變化情形。3. 在創新發現部分：一個是”虛擬刻度”，一個是跳格子解法，而這二個全新的發現，使這類問題變的簡單且有趣，這是讓我感到最自豪的！

我們對『磁浮列車』、『磁煞車』一直都非常感興趣，也知道電磁感應的原理，但是無法親眼看到總是覺得有些虛幻不切實，『磁』真能有那麼大的力量嗎？老師告訴我們科展有相關的作品可以參考，但是他們都是做「自由落體」情境下的磁浮現象，這在日常生活中不太容易體會，我們的活動都是在平面或斜面上呀！因此我們決定研究磁珠在斜面上運動時的變化，讓眼睛可以看得到電磁感應的影響，再進一步改造滑車設計並利用打點計時器紀錄運動軌跡以模擬並了解『磁煞車』的效果！我們利用數位錄影機拍攝磁珠在非鐵金屬管中運動情形，再運用會聲會影編輯程式分析其運動情形，以了解磁珠在不同金屬管中感應生成的渦電流強弱，實驗發現導電性較好的紅銅管，對磁珠所造成的磁阻較明顯。磁珠磁場愈強、金屬管口徑愈小、長度越短，皆利於渦電流產生，而金屬管的傾斜角度越大，磁珠滾動速度加快，也會使感應產生的渦電流變大；磁珠在凹槽鋁條上滾動時，也有減速的現象，顯示非封閉式金屬管也會有感應電流的產生，而且磁珠最後以接近等速度的運動形式滾下；最特別的是，磁珠在不對稱的L 型鋁條上運動時呈現不規則的弧狀或旋轉軌跡，使磁珠的運動速度特別慢。最後，利用渦電流磁阻效應原理設計台車的煞車系統，用打點計時器紀錄運動軌跡，再分析其運動情形製成圖表，發現的確具有減速效果，但因時間不足尚有部分實驗須再補充以得到更具體的數據。

平分多邊形的的面積是常見的研究題材，要平分周長也容易，但要同時平分兩者，就須思考與探討了。本件作品的研究方向以計算證明著手，分別列出平分面積、周長的方程式，再利用一元二次方程式求聯立方程式的解。並從判別式與解的範圍，來探討可做出幾條平分線，並利用餘弦定理求平分線的最小值。由此可得知平分線的位置與最小周長的值。

本研究中，我們利用細菌分解醣類產氫的方式，由過程中找出厭氧菌醱酵產氫最佳操作策略，再以反應器結合活性炭顆粒進行連續式產氫醱酵。產氫污泥源於台西海岸泥巴，可於厭氣條件下將碳源基質(蔗糖)於40℃時轉換為氫氣。在一系列探索下，結果每日每公升反應器可產生氫氣26.64 L，同時結合氫氣純化裝置、燃料電池產生電力使燈泡亮。利用生物方式產生氫氣，將不會造成污染，且為一乾淨的能源，若結合燃料電池將可應用於汽、機車上。

此實驗旨在研究「單槳划船」與「雙槳划船」的速度比較及不同船體對於船速的影響因素；我國古代的划船方式及西洋的划船方式的不同之處是否會影響船的行進速度，藉由不同的操作變因來記錄船速的變化，最後利用實驗結果歸納出影響速度的原因。

有一次到壯圍海邊的親戚家作客，媽媽說這個親戚搬到這一個家（漂亮的農舍），大概只有不到兩年的時間，所以想去參觀其建築方式作為我們自己蓋房子的參考，可是一到這個親戚的家時，所見到的景物與我的想像有相當大的出入，家中的鐵製品尤其是屋外的鏽蝕的相當嚴重。因此我有一個疑問，海邊到底是何種物質使得鐵會快速氧化。碰巧天冷時又看到同學拿出熱包，主要的成分為碳粉、鐵粉與食鹽，令我想知道鐵生鏽、熱與海風與使鐵製品的快速生鏽有何關係？於是我去找學校的自然與生活科技老師，自然與生活科技老師說，可能是鐵的氧化產生鐵離子或亞鐵離子，而鐵離子或亞鐵離子與氯離子產生化學反應形成所謂”錯離子”，於是我要了解是否其它物質也有相同的效果，鐵粉與碳粉及鹽類的用量關係是否也會影響鐵氧化放熱的因素。而員山鄉是個以農立鄉的小鄉村，廢稻草的問題始終是大家的痛，如何提供廢稻草一個新的生命，如果利用乾餾的廢稻草來取代碳粉，而且有更高的成效，就能為廢稻草找到生命中可能的第二春，基於以上數點觀點，我們設計了以下實驗，來探討我們所欲滿足的疑點。

在某一次的打掃時間，不小心將水桶打翻，所有的水都從四樓落下，看到\r 這天雨散花的一刻，我們對這些液滴有很大的好奇：在空氣阻力的作用下，她是\r 否為圓形呢？大小不同的她們是否同時落地呢？這些是否牴觸伽利略在比薩斜\r 塔上所做的實驗結果：不論輕物重物皆同時落地？\r 在一個偶然的機會，物理老師林老師在課堂上表演了一次「油水實驗※」，\r 我們因此做了聯想，可以用油水互不相容的特性來做我們的實驗，一方面可以滿\r 足我們的好奇心，另一方面也解決了下落(終端)速度過快的困難，展開了重重困\r 難的科展旅程！\r ※油水實驗：首先知道酒精、油、水的密度分別不同，又因為油與水、酒精不相\r 溶，但酒精又可以溶於水中，於是一開始放滿油，在調整水：酒精的質量比，調\r 至與油近似後，倒入油中後，再微量加入酒精或水，使得水酒精混和液滴在油中\r 上上下下，因而觀察到他的形狀非標準的球型。

電的正負極靠近至某一程度時，會有放電現象，產生有光芒的閃光線條，且帶有?趴?趴的聲音，令人覺得好看又好奇，本研究利用瓦斯點火槍的設備和自己設計的實驗，對小放電做探討，以解答心中的疑問。

去年，學長; 姐找我和幾個同學一起做科展，在過程中我愈做愈有趣。今年我決定再接再厲，而且為了延續這項良好的活動，找同學外我還找了學弟一起來做科展，我以去年的心得跟他們分享，他們聽完之後，很感興趣，我們便開始找題目來做。這時數學課正好在上怎樣解題的單元，老師出了一個翻杯子的題目:「有七個杯口朝上的杯子，每次翻動四個不同的杯子，要翻幾次才能把所有的杯子都翻成杯口朝下?」我們一開始拿了幾個杯子做做看。想不到，把我們搞得暈頭轉向，好難啊!但此時不服輸的細胞告訴我們不要放棄!我便跟學弟們說:在研究的過程中遇到瓶頸是常有的事情，不需要感到驚訝。有人提議說，既然遇到不會的，那就簡化問題吧!所以我們開始以下的研究過程!