第46屆--民國95年

巨大浩瀚的海洋占地球表面的 70.8%，它的資源相當豐富，在人類尋求無污染且永續的天然能源之際，海洋已成為能源研究的重要對象，所以我們希望能夠利用海水當電解質和環保可再利用的導電體鋁及備長炭來做發電電池。我們從各種水溶液的導電現象，發現海水竟然能起動馬達讓風扇快速的轉動，並能讓發光二極體的燈亮起來。電解質濃度及溫度越高，產生的電流越強；從各種金屬礦物的導電實驗，發現備長炭和鋁在海水中產生的電流強；不但可以回收再使用也不會污染環境。它是一種貯備電池，即電池貯存時不直接接觸電解液，直到電池使用時，才加入電解液。我們自製的「手提海水電池」是將化學能轉換成電能的裝置，有良好的導電物質與電解液，可以產生效率高的能量和環保的替代能源，提供給海上的交通工具、岸邊的居民、日常小家電的使用。

在台灣公共場合快速成長下，例如：大賣場、百貨公司、展覽會場、ktv...等，裡面都有很多複雜的隔間，在消防設施妥為完善下，還是聽到有人葬身在火場中，為什麼有這樣一等一的消防設施下還是有人不能安全的逃離火場？大多數，火場中的人都因為慌張或是不熟悉出口方向而找不到出口，因為如此已經將大部分的時間花在尋找出口上，在火場的時間越久生存機率就大大的降低，火場裡有很多的致命因素，例如：高溫空氣、毒氣、濃煙...等。所以每一分每一秒都不能浪費。在火場中濃煙會遮蔽我們的視線，為了解決這問題我們利用聲音來導引我們的逃生路線，但是礙於模型大小有所限制之下，我們將聲音的部分另外在做一個模型。逃生路線的設計是以遠離火場為目標，一來可以遠離那些致命因素，二來可以不讓逃生者在一次靠近火場。如果火警發生在大型公共場合之中，一定會有很多的逃生者，所以要疏散逃生才可以節省時間，就不必花很多時間擠在同一出口，有時候有些傷亡是被踐踏而死的，顧慮到這點，系統是可以分散人群往不同的逃生出口去逃生，避免逃生者互相推擠造成部分逃生者被踐踏而死。

於高二下學期排列組合的課程中，一道有關棋盤形街道走捷徑的問題，改變遊戲規則來延伸探討不同狀況。首先，設計電腦程式來確定答案的正確性，以及用數學歸納法找尋其中的規則。最後，在解題的過程中發現其解竟然與費氏(Fibonacci ) 數列有著密切的關係，並且從中發現解題策略，進而試圖推測空間狀況是否仍有如此奇妙的結果。

本實驗在探討密度大於 1 的球體，使其沉入靜水中，當以不同流速的水流下沖小球時，量測小球上浮的速度、上浮高度及上浮起動時間。我們將實驗分成三大部分，第一部分為探討水流下靜水沉物上浮的機制，藉以了解水流的流動與球體上浮之間的關係。第二部份探討容器的大小及高度對靜水沉物上浮的影響。我們發現在容器口徑大小、高度不同的情況下，小球上浮的狀況均不同。同時發現水流流速亦會影響小球上浮的快慢，因此我們設計了第三個部份的實驗。實驗過程中，我們用數位攝影的方式拍下實驗的整個過程，並利用電腦擷取記錄小球上浮的時間及上浮高度，以避免人為操作紀錄的誤差。

本實驗主要回收校園及家庭中產生之落葉與廚餘廢棄物，研究出最佳堆肥形成法，利用不同資材及自製發酵菌種，在促進堆肥發酵速度上比對照組縮短一半以上時間。檢測比較製成之堆肥各種性質，進一步以廚餘液肥及兩種腐熟堆肥對植物肥培發育之影響，試驗結果顯示無論對綠豆、辣椒及木瓜等植物栽培上在發芽率、株高、莖粗、開花數等均有顯著之影響，品質肥效甚佳。更特別地是研發出液肥具有清潔效果，並可製作具有吸附油漬能力之肥皂；甚至研發出落葉及廚餘堆肥可供甲蟲幼蟲飼養土效果甚佳。本組結合課本所學深入應用於生活中，期從家庭、校園開始推廣教育於鄉土間，能有生態資源環保回收觀念及關懷大地讓自然永續、生生不息之目的。

流量Q 的液柱由高度H 處流下，撞到水平板時，輻射狀的向外散開，在半徑R 處突然跳躍成一水牆，稱為圓形水躍。 我們假設影響圓形水躍的變因有（1）流量（2）高度（3）重力加速度g（4）黏滯係數ν， R= kQαHβgγνδ，先用因次分析法找出α, β, γ, 和δ的關係，再用控制變因法實驗，由logR 對logQ 圖， logR 對 logH 圖，及 logR 對logν圖得到α, β, 和δ。實驗的結果和近年來期刊上所發表用繁雜數學得到的公式甚為接近。 水和酒精的溫度改變時黏滯係數變化很大，甘油水溶液的濃度變化使黏滯係數的變化更大，用以探討黏滯係數對圓形水躍半徑的影響，效果很好。

將紫甘藍汁盛裝在內壁塗佈有 TiO2 光觸媒的燒杯中，以紫外光照射半小時即有顯著的褪色現象，但未塗佈TiO2 燒杯中的紫甘藍汁也以紫外光照射，卻無螁色，可見TiO2\r 的確產生效果；並以自組的透光儀量測紫甘藍汁水溶液，發現當水溶液的顏色愈淺，透光度會愈大，透光儀所輸出的電流值也隨之愈大，故可藉以計算紫甘藍色素的分解率。另外，實驗發現在愈鹼的環境下，TiO2\r 光觸媒對紫甘藍汁有較佳的分解效果，由此可推論，紫甘藍汁中色素的分解是起因於氫氧自由基的氧化作用，在愈鹼性的環境中有助於二氧化鈦光觸媒產生氫氧自由基，故造成鹼性環境中的分解效果比在酸性環境中好。

本研究乃利用各種四邊形的幾何特性與關係，透過色紙實際剪貼去猜想圖形分割之特性，進一步運用電腦動畫著手模擬實驗，最後再用繪圖軟體繪製圖形、數學幾何學理加以驗證，以探討任一四邊形在四邊中點連線的設計架構下進行分割翻轉成其他各種四邊形之可行性與分割方法。假若因圖形本身之特殊性（如任意凹四邊形、折四邊形分割翻轉成其他各種四邊形）或者在此分割設計架構下限制條件過於嚴刻（如各種四邊形分割翻轉成正方形、各種四邊形分割翻轉成鳶形），造成前述方式無法一般化分割，則本研究乃採用藤春幸三郎與田村三郎（1996）的方式先將任一四邊形剪貼成一可分割成其他各種四邊形的圖形，之後再透過它分割翻轉成其他各種四邊形。希望藉此建立四邊形幾何分割與拼圖之理論。

八上自然與生活科技 65 節，曾簡單介紹金屬的熱膨脹，?了進一步研究這課題，我們組裝偵測熱膨脹的儀器，並希望儀器的靈敏度高，能推廣為教學器材，經過我們不斷努力與改良，終於有了令人愉悅的成果。 自製第四代熱膨脹儀的結構如圖 1，設計「角尺懸吊金屬棒」與「滾針及鏡面反射」是儀器的重要部份，利用滾針旋轉及鏡面反射雷射光，加乘放大熱膨脹的微量變化，這是我們主要的創意，以公厘（mm）為測量單位，儀器的精確值到小數第四位。 利用自製的熱膨脹儀，探討金屬熱膨脹的影響因素。分析實驗所得數據，平均相對偏差在 1.0~1.8﹪，而線膨脹係數的相對誤差約-1.1~ -4.0 ﹪。

當豔陽高照時，走在柏油路面上，觀察遠方柏油路面上的人、車的景物，經常會因為空氣的折射，而晃動地十分厲害，就好像我們觀察火爐上方的影像一般。甚者，遠方的柏油路面偶爾會出現類似積水的現象，積水中甚至會出現人、車的倒影，但此時的柏油路面不僅沒有積水，更是熱得發燙。由於我們總是在炎熱的天氣中，看見柏油路面上的假積水現象及倒影，因此多數的人均認為，柏油路面上的假積水現象及倒影僅會出現於溫度高的白天。而主要的成因，是因為空氣層之間的溫差不同，使得遠處射向柏油路面的光，不斷地折射，在接近地面時發生全反射，而產生倒影。許多書本皆認為此現象和沙漠中幻影的成因相同，皆可稱為「海市蜃樓」。南一版的基礎物理課本寫道：「遠處物體所發出的光線，經過空氣層間的折射和底層的反射後，不是沿直線進入我們的眼睛，而是如圖中所示的曲線，使我們以為是從路面下的倒影所發出。」但我們觀察發現，地面與上層空氣的溫差，並非柏油路面上假積水現象及倒影出現的必要條件；反而和入射光的角度、路面的平坦程度及路面的性質有關。因此我們認為假積水現象及倒影主要的成因是「柏油路面的單向反射」而非「空氣的折射與全反射」。我們提出了粗糙面在入射光的入射角接近90度時，可發生單向反射的模型。在雲嘉區科展中，我們提出了兩個現象來說明假積水現象及倒影主要的成因是「柏油路面的單向反射」而非「空氣的折射與全反射」。一、在強風中（飛砂石亂走），假積水區及倒影仍存在。二、夜晚地面已和氣溫相同時，強光源亦可出現倒影等等。但評審老師認為，我們所持的僅是間接證據，況且，我們可能發現了柏油路面上產生倒影的另一個機制，但並不能駁斥在豔陽高照時，會因為折射和全反射造成倒影的可能性。我們在區賽後再接再厲，終以改變地面性質使積水現象消失，駁斥「因為折射和全反射造成柏油路面假積水現象和倒影」的傳統論述。揭穿了這個「國王的海市蜃樓」。