第45屆--民國94年

探討是由哪一種色光引起氫氣和氯氣的反應？氫氣與氯氣反應是由誰先開始?並設計一種安全操作簡易的氯化氫合成器。另外由色光所含的能量來了解氫氣與氯氣的反應機構。並在實驗研究的過程中引發的一些問題，做進一步的探討。

假設台灣東西岸同樣面對大洋，「為什麼東岸地形比西岸地形不容易發生海嘯？」「為什麼海嘯發生，深海上的船不會感覺而岸邊的會被翻過來？」南亞大海嘯引發了對海嘯的研究動機，比較鵝卵石或沙子地質在不同角度斜坡對海嘯反應，發現30 度斜坡房子倒最多，90 度最少。鵝卵石上房子比沙子上的穩。洗衣板模擬角度實驗，發現50 度斜坡浪最高，90 度最小。三段式大海模型實驗，發現海嘯由深海進入淺海時，波長短0.7 倍，浪高增1.9 倍，等比例放大成西岸水深40 公尺，驚訝地發現將有7 公尺巨浪！證明了平均40 公尺深西岸，因為淺所以浪會變高，易有海嘯；4000 公尺深東岸，因為深所以浪小，不易有海嘯。以節拍器控制波浪頻率實驗，發現頻率越高浪的波長越短。

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。

利用正因數的方式，將指定的數列取完，不能再取者敗。例如：一、單線形規則規則：在一直線上給定ｎ個球，甲乙兩人分別先後依序由左而右拿ｎ的正因數個球(本身除外)，不能再取球者敗。二、多線形規則規則：在ｍ直線上給定ｎ個球，甲乙兩人分別先後依序由左而右拿第╳排ｎ的正因數個球(本 身除外)，且不許跨線，一次只能取一列中的球，不能再取球者敗。

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。

棕沙燕（African Sand martin，Riparia paludicola）屬於燕科又叫土燕，體長約10~11 ㎝，重約15g，雌雄羽色相似，本研究係從2003.9.21~2005.3.12 連續觀察二個生殖季，2004 年的生殖季，共計95 天。2003年棕沙燕生殖成功率30﹪，雛鳥離巢率39﹪，2004 年紀錄30 個有生殖紀錄巢，第一窩生殖成功率為80﹪，雛鳥離巢率是83﹪，生殖第二窩有12 個巢，但生殖成功率只有25﹪，雛鳥離巢率24﹪。棕沙燕挖掘時嘴腳並用，土洞寬約5.9~8.0 ㎝、高約4.8~8.4 ㎝、深度在生殖初期較深平均98.6 ㎝，生殖中期約78.6 ㎝，窩巢平均長徑約10.91 ㎝，高度5.34 ㎝、巢中央內凹約3 ㎝，蛋的色澤是米黃色，無汙斑，雙端圓錐形，孵卵日程約需9.5 日，育雛期約為20.8 天。

利用生活週遭的簡易器材，製做出簡易的風力發電機，觀察電磁感應的現象。做法：使用一般的十四吋風扇可產生四級到五級的風力，吹拂削刨出翼形剖面的四片木片，可產生最大的旋轉效果。將強力磁鐵固定在壓克力的轉軸上，外圍以0.8mm的雙份六層漆包線，放置在與磁鐵的最近的距離，製作三組磁鐵及線圈裝置，可讓風力發電機產生較大的感應電壓及電流。尋找理想的參數條件，設計出小型的風力發電機，觀察到明顯的交流電的變化。

本研究的主要目的在於探討不同的電極材料在電解水實驗中之影響，透過「複式顯微鏡＋數位相機」（我們稱之為「顯微攝影法」）清楚地將電解反應前後的電極表面情形觀察清楚與紀錄，並歸納所學物質的物性與化性，以了解電解水的正負極氣體產量體積比，從而試圖找出電解水時，符合理論值正負極氣體體積比為1：2 的反應條件。 綜合研究結果，在本研究的實驗設計下，所探討出的用來電解水時，欲達到符合理論值正負極氣體體積比「氧氣：氫氣＝1：2」的最佳反應條件如下： 一、輸入直流電壓值＝9 伏特（最好電源供應器較穩定）。 二、使用「不鏽鋼」電極（正負極相同）時：在﹝NaOH﹞＝0.5M。使用「碳棒」電極（正負極相同）時：在﹝H2SO4﹞＝0.5M。 三、其它控制變因的條件：兩電極距 3cm、兩電極面積均同、兩電極與外接銅線須絕緣（可用AB 膠效果最好，其它像快乾膠、Silicone、絕緣膠帶，我們試過都不好用）。

本文中我們探討一個有趣的數列。這個數列有一個非常特殊的性質：將數列相鄰兩項的前項當分子，後項當分母，所產生的分數數列，恰好會出現所有的正有理數。 這個特殊的性質表示，可以將正有理數按照這個方式作排序，這個排序將完全不同於常見的正有理數排序的方法。 (1). 在正有理數的排序的結構中，我們做出許多有關於此數列的定理。 (2). 用數學歸納法證明此分數數列涵蓋所有正有理數，且每一正有理數只出現過一次。 (3). 將數列分割後，利用試算表製成數列規則表，並整理出快速的方法將數列表達出來。 (4). 將an 數列排成“樹”的模式，可更快速的把正有理數寫下來。 (5). 最後，設計出搜尋正有理數的演算法，解決在分數數列中第n 個正有理數會是多少；以及正有理數會出現在數列中第幾項的問題。

鋼珠在旋輪線軌道上純滾動時，有等時性，其簡諧運動的週期和振幅無關。用電腦繪圖，畫出旋輪線，再用電腦割字，在壓克力上割出旋輪線，組合成旋輪線軌道。 1. 測量鋼珠在旋輪線軌道上作簡諧運動的週期，證明鋼珠純滾動時，週期和振幅無關。 2. 鋼珠由軌道不同高度(h)釋放，測量運動至底端的時間(t)，質心速度(v)，作 t ? h圖，以及v ? √h 圖，可找到鋼珠發生滑動兼滾動的臨界高度，求得靜摩擦係數。 3. 兩相同的鋼珠，一靜置於完整旋輪線軌道的底部，另一個由高度h1處釋放，被撞鋼珠滾動上升到最大高度h2'，由h2'和h1的關係式可求得恢復係數。再將一鋼珠靜置於半旋輪線軌道的底部， 另一個由高度h1處釋放，原靜止鋼珠被撞後作水平拋體運動， 可量出 v2'，作v2' ? v1 圖亦可求出恢復係數。