第50屆--民國99年

本研究實驗利用磁鐵的相斥力，產生磁鐵懸浮的狀態，利用施加重量於上端磁鐵，使上端磁鐵懸浮高度下降的原理，以學校自然教室的設備與器具物品，設計組裝可量測物品重量的磁鐵秤。 在實際設計組裝的過程中，選擇環形磁鐵及圓形玻璃棒克服無法讓磁鐵維持懸浮狀態的問題；以上端1個磁鐵下端6個磁鐵的配置，製作4個相斥磁鐵組並確認其相斥力相同，以組成自製磁鐵秤；利用砝碼組量測重力大小與本磁鐵秤磁鐵懸浮高度差的關係，發現重力大小與磁鐵懸浮高度差並不是成正比例的關係。 以實際量測物品重量方式驗證，並改進磁鐵秤設計與量測方法，經實驗發現本磁鐵秤準確度與學校使用的彈簧秤相當；另依本實驗實作之數據，以EXCEL軟體找出重力大小與磁鐵懸浮高度差之趨勢線，並以此作為量測物品重量之依據，藉由EXCEL軟體有效的提升操作本磁鐵秤的準確度與方便性，最後提出相關之檢討與建議。

目前用以製成活性碳的材料為木材、椰子殼、稻殼等，皆為質地較粗的纖維材料，而我們採集校內福木及欖仁落葉製成活性碳，經電子顯微鏡觀察，孔洞密度皆比工業用活性碳大，孔洞個數較多，孔洞的大表面積有利於吸附雜質；經由磷酸化學活化的活性碳，甚至出現直徑20μm以上的較大孔洞，有利於吸附較大的有機分子。另外，在不同的落葉活性碳對於有色溶液的吸附情形中，不同前處理所製成的活性碳大部份對亞甲?及過錳酸鉀吸附效果頗佳；對重鉻酸鉀溶液吸附效果其次；而對硫酸銅的吸附效果較差，但所有吸附能力皆較工業用活性碳的效果優異，由此可知，我們自製的落葉活性碳能有效運用於校園實驗室有機染料及重金屬溶液之減廢處理，並達到校園廢棄物再利用的目的。

設計問卷調查統計國中同學使用修正帶的狀況及意見。募集廢料並蒐集數十種品型修正帶，經細心拆解，充分了解共同的主要結構功能。歸納為數個傳動環節及部件，以力矩、功率、摩擦力等科學概念由動力面向及速率面向分析其中的輪軸、齒輪、皮帶滑輪等機械裝置，設計相關十個實驗進行探究及驗証。其中最關鍵的是迫緊載帶機制及強制滑動界面的傳動探討。也細膩解析棘輪阻逆、手動緊帶、替換內帶、塗抹頭的設計，凸顯各部件的改良歷程，及許多仍待改進的重點。並比較日常生活中類似修正帶的二輪互動裝置的異同，如腳踏車、錄影音帶、膠捲底片。應用修正帶的設計，經歷反覆思索及實作修正，發展完成以簡易材料製作可持續通用一般雙面膠帶的機身設計。

本研究內容為：討論黑、白相間的棋盤方格，經一條直線分割後，取大塊區域的黑色與白色面積，如何尋求最佳分割線與最大值？過程中，我們利用平行移動法以及等面積法，成功的找出的最佳分割線與最大值的通式。再應用2x2、3x3的結果與方法，推導出2xm、3xm 相關分割，進一步推廣到nxm的相關結論。

窗台上的盆栽需要注意日照、細心澆水，但是如果照顧者太忙，或是出遠門，這些植物就危險了。我發展出一套植物自我照護系統，讓植物能像人一樣自己照顧自己，每天控制自己的日曬量和飲水量，這樣一些怕熱、怕曬、怕水多、怕光照不均而長歪、什麼都怕的嬌貴植物就能長得好。 在第一階段，我先找出特定植物所需的最佳日照量和澆水量，建立一個植物的日照水量資料庫。第二階段時，我再設計出一個由馬達與控制器組成的移動平台，可載著植物自由行動，利用放在盆栽上的光感測器和濕度計的數值自動控制移動平台，讓盆栽能根據建立的日照水量資料庫的數據自己決定要回涼亭躲太陽或去喝水，也能自己每天轉半圈讓日照均勻，從此植物就可以自己照顧自己了。

從圓形錢幣旋轉中發現旋轉體會出現1.公轉、2.水平式自轉、3垂直面自轉…等三種旋轉方式。發現影響錢幣翻轉及重物在頂端平衡的因素有敲打的位置、敲打的力量、加重物的重量、離心力…等。錢幣的旋轉可以發現使用十元硬幣、敲打位置在半徑一半的中間位置，錢幣與彈射棒的夾角0度會有最佳的旋轉效果。利用前述發現可輕鬆製作七彩旋轉錢幣與旋轉錢幣發射器。

本研究想製作出比坊間膠水效果好且經濟又實用的膠水，過程中探討快乾程度的差異，和在不同材質的載重效果，經實驗發現，自製膠水含16.7%PVA(聚乙烯醇)的快乾效果最好(17分鐘)，且比坊間的膠水(22分鐘)快乾的效果好。若添加三秒膠成分(醋酸乙酯)，含量在15cc快乾效果更好(15分鐘)，但不及三秒膠僅1分鐘就乾了。 不同濃度自製膠水在不同材質的載重效果，16.7%PVA在木板與瓷磚的載重效果最好，但是在鋁板的載重效果最差，不過都比坊間膠水載重效果好。若添加醋酸乙酯，在木板的載重以2cc ~6cc優於不添加醋酸乙酯；在鋁板的載重效果，添加醋酸乙酯優於不添加醋酸乙酯；在瓷磚的載重效果，不添加醋酸乙酯優於添加醋酸乙酯。

抽芽遊戲是由兩人在紙上的點輪流連線，最後一個連線的人就勝利了，我們的研究首先尋找抽芽遊戲的規則，跳脫求勝的策略，將步數與塊數的最大與最小範圍找出來；接下來改變抽芽遊戲的玩法，研究連線數與方法，同時將玩法推展為四面體的遊戲，尋找遊戲的規律。

根據第48屆全國中小學科學展覽作品：「做一個能輕易測得地球半徑的人－利用太陽光求地球半徑」研究，他們利用影子來測量同一經度南北兩地的太陽仰角，求得地球半徑。我們認為該團隊記錄時，因陽光形成的半影、選擇中央氣象局測候站公布太陽過中天時間為據、測量日期選在一月下旬，這三點令我們懷疑其報告可以求出極接近實際值的真實性。我們改進前人研究的缺點，利用水晶球360°聚焦太陽光的性質，自製一個不受風及半影影響的「太陽仰角記錄器」，並選定同一經度太陽過中天時間相同的「冬至」及「夏至」兩天測量，以所在經度換算測量時間，並輔以當天太陽過中天時太陽方位角180°正南、0?正北方校正，測量出地球半徑為6457.8947km及6336.0477公里，誤差值1.25%及0.66%。

高屏溪的風吹沙問題日益嚴重，本研究先調查高屏溪風吹沙問題現場了解現況，再採樣分析高屏溪高灘地沙土含水量和粒徑，最後比較不同粒徑和含水量的沙土被風吹動的差異。研究獲致主要結論如下： 一、風吹沙容易發生在初秋、初春與冬季，這些季節是高屏溪的枯水期，此時水位下降，河床高灘地裸露出乾燥細微、缺乏植被覆蓋的淤沙，成為風吹沙的沙源。 二、枯水期間，高灘地沙土平均含水量只有7.6％，94.6%是粒徑小於0.42mm的沙土。 三、在3.9m/sec的風速下，顆粒大於0.42mm的沙子不容易吹動，小於0.42mm的沙土較容易吹動。 四、含水量越高，沙土越不容易被風移動。 五、根據研究結果，加強流域上游的水土保持，枯水期設法增加高灘地沙土含水量，是預防風吹沙可能有效的方法。