第47屆--民國96年

一年級時研究平面數獨，對於數字變化規則深深著迷，今年本想對平面變形數獨深入研究，但指導老師提起「立體」的提議時，使我躍躍欲試對立體數獨做挑戰。剛開始我只想到立體表面數獨，但後來發現三維與六面的共原則討論下，配合一元二次方程式的解應證到表面數獨只存在於4×4的立方體，若立體數獨就此停住，很快會失去人們對立體數獨的興趣，因此轉而研究需要透視力的立體數獨，這是目前國內都沒人研究、只有國外正在進行研究的的狄翁數獨。三維空間的狄翁數獨，每次思考一個數字要從三個面向去思考，並且要搭配九宮格去做思考與牽制，我們從2×2練習，再進階到3×3，配合EXCEL程式跑數據，漸漸地整理出立體數獨規則並設計電腦程式，以下便是我的研究報告。

振盪反應顏色隨時間有週期變化，一般需借助昂貴紫外光/可見光分光儀，這不是一般高中能進行的研究。於是，研究者動手自製振盪偵測儀並以此偵測儀探測溴酸鉀、硫酸、硫酸亞錳、丙二酸及亞鐵靈等反應物產生的振盪反應。 \r 本研究結果為： \r 1. 設計出自製振盪偵測儀以探究振盪反應 。 \r 2. 求出本實驗速率定律式 R=k[KBrO3]1.10[H+]1.23[MA]0.38 及活化能22.8 千焦。\r \r 3. 確認自製振盪儀可靠性－－以紫外光/可見光分光儀進行相同振盪反應求其週期變化及反應速率級數所求得的確認。 \r 4. 振盪反應在洋菜溶液裏呈現同心圓圖形。它沿模型形狀產生圖形、沿磁場方向產生圖形但不受器皿形狀影響。 \r 5. 定性分析並確立出振盪各反應式。

本實驗在探討當電解質溶液通電時，其電壓與電流的關係是否有何規律？我們針對不同種類、不同濃度的電解質溶液通以電壓時發現隨著電壓的增加，電壓與電流的關係圖會有明顯的兩個區域產生： 1. 絕緣區：儘管兩極有電位差，但卻測量不到電流。 2. 導電區：隨著電壓增加，電流也呈等比例增加，兩者關係為一斜直線，其斜率為一定值，與歐姆定律相類似。為了與歐姆電阻值做區別，我們稱這個斜率值為「歐姆離阻值」。接著我們又探討兩極的距離，面積對「歐姆離阻值」的影響，驗證電解質溶液在導電區也有 的關係，最後還探討溫度、濃度以及串並聯電解質溶液對「離阻值」的影響。

製作一個可以由底部排水，而不會降低水位的實驗設備，觀察水位與流量流速的變化，探討水產生力量的問題。雖然水柱愈高流速愈大，兩者並不是呈現線性關係（等比例關係），但流速平方與水柱的高度，則呈現良好的線性關係。雖然出水管徑愈大流量也愈大，但是流速卻很接近，所以流速應該與水位高低有明顯的關係。發現水管摩擦力的影響很大，流速愈快時，水管的摩擦力增大許多，想知道維持相同的流量，增長水管需要提高多少水位才能抵消摩擦力，結果流速增加 2 倍，摩擦力確增加 4.8 倍，流速與摩擦力約為平方關係。由連通管實驗，也證明水位高度差與流速的關係。最後我們探討水的力量應用在推動水車，水車槳葉型式很重要，而且與流速流量密切相關。

乾燥的葉脈標本，給人的是「鬆脆易破」的印象。但是「壓不扁的葉脈玫瑰花」，卻可以被折、被壓，而且噴灑水滴後，會重新綻放美姿，彷彿有生命力一般！我們試出不用傳統化學劑，比較自然、環保且能保留葉脈彈性的方法；利用葉脈小小的瞬間恢復力，製作些小玩意，請同學體驗葉脈「瞬間恢復力」的樂趣，我們看到同學眼睛為之一亮的神情！恰巧在網路上看到「記憶金屬」的影片，扭曲變形的記憶合金，放到熱水裡，會迅速的變回原來的造型；這和我們製作出來的葉脈標本，被折、被壓後，一噴水就會出現神奇的恢復力，好相似！我們很驚喜：我們製作出「『植物』形狀記憶合金」，創造葉子的「第二春」了！

平行墊塊在機械加工時使用相當平凡，尤其銑床及鑽床常用來堆疊或墊高工作物來進行加工；但僅以數個平行墊塊之堆疊，其變化受限制或必須準備多種尺寸之平行墊塊，相對成本提高及使用不便，另外平行墊塊不用時，容易四處散落各自分散，在下次使用時不易找尋，且四散之平行墊塊容易遺失及表面和精度容易受損。為改善平行墊塊的種種缺失，我們研究一平行墊塊不同以往，此平行墊塊本體塊及二輔助塊，本體塊與輔助塊之間以連接件連接，本體塊側邊可無或設有階級，藉由連接件讓輔助塊不脫離本體塊，不會有遺失情形，再藉其本體塊之階級配合輔助塊各方向堆疊，作各種形態之變化堆疊，讓一組平形墊塊即可以輕易堆疊出多種的尺寸高度。

本研究透過長達四年的獨角仙飼養過程，對獨角仙的卵、幼蟲、蛹、成蟲此一完全變態的過程做詳細完整的觀察紀錄，並在熟悉人工飼育之後，先比較野生與人工飼養之獨角仙幼蟲孵化率的差異，發現野生的獨角仙幼蟲孵化率較人工飼養組高出 22.8%之多；再藉由五個世代的觀察比較，嘗詴對世代遺傳的性徵做進一步的實驗研究，由於獨角仙有紅棕色與黑色之體色差異，因此實驗設計以親代紅、黑體色的配對，觀察子代紅、黑體色出現的比率，結果發現紅棕色體色出現比率為黑色的２倍，因此推測紅棕色可能為顯性基因；另外，由於一直以人工飼養的方式進行近親交配，最後也發現了近親交配對於幼蟲的孵化率由第三代的 71.4％到第五代的 35.55％有明顯降低的現象，也因此，更體會到保留更多棲地，以避免世代近親交配，是延續物種生命的重要課題。

從小時候就一直養昆蟲的我，在一次閱讀有關昆蟲的學術書籍時，得知負蝗對視覺的依賴的現象，以及民俗遊戲——釣蝗。便想利用紅后負蝗（Atractomorpha sinensis）來研究負蝗的視覺感官。我模擬雌負蝗的外型製作了各種不同的誘餌，並測試最容易吸引到雄負蝗的條件，發現雄負蝗最偏愛的是藍色、33 公釐、具有觸角、擺在右前方、距離 5公分的誘餌。再利用雄負蝗最偏愛的誘餌觀察讓雄負蝗選擇誘餌或雌負蝗，也在野地實際釣蝗。若將負蝗遮住眼睛或剪掉觸角，面對正常的負蝗時，也發現會有一定程度的感官依賴。這些紅后負蝗雖然動作敏捷而快速，但依然會為愛情而受騙上鉤，果真是盲目的綠精靈。

擴散作用的發生，是因分子的運動，使其均勻擴散開來。當物質在兩相鄰區域不能均勻地分散開時，就會產生濃度差，而當此濃度差不存在時，表示已達擴散平衡。本文除了探討上述之性質外，更深入去研究溶質與溶劑的性質是否會對擴散行為產生一致的影響。此外為了能夠精確的量測溶液的擴散行為，特別設計了由：(A)綜合光學組、(B)光度計、(C)輸液器三者組裝而成的一套量測系統，以此來量測溶液的擴散行為。本實驗採用了墨汁、過錳酸鉀、酚紅及亞甲藍等四種溶液，並分別滴到清水、食鹽水及糖水等溶液中，而得到以下的結論：欲滴溶液與被滴溶液的溶液性質相似(同為分子化合物或同為離子化合物)時，擴散速率較快；此外在實驗中更發現到墨汁在高溫的食鹽水中會產生鹽析的現象，因而無法觀察到擴散行為。

血鸚鵡(blood parrot, Cichlasoma var.)為台灣常見觀賞魚，為人工育種產生之魚類，無生殖力，但具有易飼養及容易取得等優點，因此本研究以血鸚鵡為實驗材料，並結合環境中常見之類胡蘿蔔素家族中的蝦紅素，探討食物中混合不同濃度的蝦紅素和甲基睪固酮所組成的3 × 4 複因子，對血鸚鵡體色的影響。研究結果顯示蝦紅素和甲基睪固酮對血鸚鵡的成長率及飼料效率沒有影響，但飼養4 週後，血鸚鵡的體色顯著受到蝦紅素和甲基睪固酮的影響（P=0.001），推測甲基睪固酮應能間接促進血鸚鵡於皮膚或肌肉組織中儲存蝦紅素，所以體色才會轉紅，並且亮度降低。