第47屆--民國96年

暑假與爸媽觀賞「幽浮展覽」，會場中看到美國羅斯維爾飛碟墜毀事件的模型，對於飛碟飛行的現象更是好奇，在無法親眼目睹飛碟的飛行的情況下，我們嘗試不用螺旋槳，而改用其他方式來模擬飛碟上升的狀況。我們查了很多資料，發現有一個是利用鋁片藉由電磁爐上升的實驗，這薄薄的鋁片就如同神秘的飛碟一樣，緩緩升空。但是電磁爐產生的電磁波，對人體是有害的。所以必須檢測出電磁爐安全的距離與強度，在安全範圍的情況下，以固定的位置與高度，利用攝影機錄下遠處的實驗，再將影像以單槍放大顯示，以確保實驗安全與準確。同時，為了解釋本實驗的原理，我們也想出了一個自製的器材，可以讓我們一面觀察鋁箔上升現象，一面對照解說這個實驗。透過實驗發現，在電磁爐上的鋁箔紙，如果範圍在電磁爐的線圈內部，同時重量輕、表面完全沒有撕裂、純鋁箔材質，這樣飛起來的效果比較好。

本專題嘗試以低廉成本以及節省能源的方式，利用簡單的滑輪組、齒輪組的設計與製作，期望能將機械手的製造，變的更加簡易。從設計圖繪製、材料蒐集、零組件製作、安裝零組件到實驗設計、數據紀錄分析、優缺點比較，控制器轉盤製作、麵包板電路設計及連接皆由小組成員集思廣益，嘗試錯誤與學習，親自實做出科展成品。我們利用文獻上尚未見過的、自己設計的「線材-馬達牽引」方式，取代傳統的四連桿、油壓桿驅動方式，製作出創新的機械手。本小組不但製作「功能測試版機械手」測試機械手的各項基本功能、比較材質或動力的優劣，更根據區域科展時教授給的建議及批評，對於部分細節進行改良，我們自行設計規格化的零件、底板，也與老師共同研發出迎合實務需求的「應用版機械手」的兩種新控制方式：圓盤自動控制系統及麵包板 IC 電路互動系統。以偏向自動化的控制方式，避免線路複雜、整理費工、人為操控不精準的種種問題及缺點，拉進與「以機械手取代人工」這個夢想的距離。

這個研究是針對「避免囚犯串供的偵訊選取囚犯的方法數」進行分析。(1)首先，用圖形劃記分析，找出當有 1-9 個囚犯排成一列等待偵訊，一次至少間隔(2)進一步，將囚犯以數字編號，然後用樹狀圖列出可能選取囚犯的方法數，確認了劃記的正確性。(3)接著，依照囚犯人數及間隔人數的不同，我們找出總方法數、固定偵訊人數時的方法數、以囚犯編號計次的方法數各種數列。(4)分析這些數列，尋找數列的規則，希望能找出問題的解答，在尋找答案的過程中，真的有許多令自己驚訝的發現。

「水」在生活中扮演重要的角色，細小的液滴可廣泛應用於醫學、工業和實驗室中。我們嘗試改變水層厚度（水層厚度與水珠直徑之比值介於 0~3.5 間），並控制影響水滴擴散的因素，例如：水珠大小、撞擊速度、表面張力等，藉由高速攝影機拍攝水滴撞擊玻璃表面和薄水層的情形，再利用數學及運動學原理推導公式，對水珠擴散直徑與時間分別取常用對數，得方程式：log（擴散直徑）= n log（時間） + k，係數 n 可作為比較水珠直徑擴散速率之基準。得以下結論：一、 水珠擴散速率：乾玻璃表面 1)時，可分為三個階段，每個階段的ｎ?越來越大，表水珠擴散速率越來越快。

食物若存放不慎，常被惱人的螞蟻光顧。目前防蟻主要是靠化學藥劑，可能對其他生物或人類有毒，本研究目的在設計有效的物理性防蟻裝置。以家中常見的黑頭慌蟻與狂蟻為測試對象，在利用不同障礙方面，發現螞蟻超越能力很強，靜態障礙可延緩但不易完全阻擋螞蟻通過，相對的動態阻絕裝置較為有效；而製作磁浮板，使螞蟻無法攀爬上懸空的帄臺，也是值得繼續探討的方法；最後發現利用所設計的電擊防蟻裝置，在低到 12 伏特的電壓下，即可完全阻擋螞蟻通過覓食。

自然與生活科技課程中有許多化學實驗是利用肉眼來進行結果的判讀，常因觀測者個人的差異而造成數據解釋上的誤差，例如南一版第四冊第一章實驗 1-2「溫度對反應速率的影響」中，利用硫代硫酸鈉和鹽酸的反應所產生的黃色硫沈澱遮蔽錐形瓶底部「+」符號的時間來觀察反應速率，常發現觀測者彼此之間的差異很大。為改進此一缺點，利用硫化鎘(CdS)為光敏電阻的材料連接電源及三用電表，並以白光 LED 為光源；在光照射下的電阻值較小，因反應進行後產物黃色硫沈澱會遮蔽了光對於光敏電阻的照射而導致電阻值逐漸增加。藉由測定電阻值達到一定值所需要的時間來取代肉眼判讀硫沈澱遮蔽錐形瓶底部「+」符號所需的時間，結果發現反應物的濃度愈高或反應的溫度愈高，所需達到一定電阻值的時間就愈短，彼此間呈線性關係，與肉眼測定的結果比較，準確度較高，且儀器體積小組裝方便可用於同類型的實驗。

我們常看到水滴落在蓮花的葉片表面時，水會形成露珠而不會散開，因為蓮花的葉片表面有很多不沾水的細毛，使水靠表面張力形成水珠，這就是『蓮花效應』，我們要運用『蓮花效應』之原理，來研究如何增加人造水黽在水面上的浮力。在研究一和研究二的實驗中，我們發現有蓮花效應的葉片可以增加人造水黽載重量；研究三我們證明了浮力大小和面積及周長皆有相關，當面積相等時周長愈長，表面張力形成的浮力也愈大；研究四證明運用蓮花效應及增加周長比可以增加人造水黽的載重量。如果同時利用『蓮花效應』及『增加周長』的原理，可以讓物體在水上有更好的浮力，將此原理應用於船底的表面，可節約船航行時所消耗的能源，或作成游泳衣、救生衣等來增加浮力，將會是人類科學上的一大進步

經過一次天文研習營，我們對月球產生很大的興趣，進而展開一連串研究月球的過程。首先，我們利用天文望遠鏡和相機拍下月球表面圖，算出隕石坑的直徑深度比。接著模擬各種隕石撞擊月面的情形，包括不同的沙子大小，隕石大小，入射角度，入射速率及地下層結構，並量出模擬隕石坑的直徑深度比。最後將月球表面圖上所選取的隕石坑的直徑深度比和模擬撞擊實驗的比值比做比較，找出較吻合的情況，來研究月球的結構。根據比較的結果我們推測月球以前內部可能有類似地球軟流圈的構造，也可能是有些空洞，或都是硬的岩石。模擬撞擊是輔助我們了解月球結構的方法，但受限於月球的歷史很長，無法推斷隕石撞擊的時間及隕石坑的風化速率，因此誤差在所難免。

首先，由代數觀點切入，藉由n =2， n =3， n =4，……，到n =10 的解題過程中，尋求S1 ，S 2 ，S3 ，……，S 10 之間的規律，進而找出一般情形Sn ：當底層為n個一字排開且緊密外切的酒瓶時所有往上堆疊酒瓶的情形。過程中，透由Excel 的表格，尋求Sn 的規則，由這些規則我們去推導，竟然發現S n 與Catalan number 的第n 項C n有關，欲解釋彼此的關聯時，又發現Sn 與n 階鋸齒狀捷徑走法能形成1?1且onto 的對應關係，讓人覺得在數學的世界中，代數與幾何之間神秘又充滿驚奇的關連！

本實驗藉由製作珍珠板飛機，期望能夠多了解一些飛行的原理。在翻閱了一些文獻的資料之後，發現影響飛行的要素主要有「機翼形狀構造」、「發射仰角」、「重心的位置」等。我們分別對這三個因素做研究，並根據所得到的實驗結果做出其相對應的討論。最後我們找出了實驗中最適合於飛行的各種參數設定。