第50屆--民國99年

本實驗是以甲殼素製成出的幾丁聚醣、水膠作為實驗對象的研究，將其應用並將實驗成果帶入生活之中。在此研究中，藉由不同重量百分濃度的弱酸與不同重量、顆粒大小的甲殼素反應做出我們所需要的水膠，因天然交聯劑(Genipin)能使分子結構變緻密，加入天然交聯劑，來測試添加Genipin與否所製成水膠性質與效能的差別。 首先，調控製程條件合成出數十種水膠，加入磷酸鉀，烘乾製得成品，測得合成水膠的吸水性及飽水性。因全球暖化危機，我們設計了植物在水膠上成長情形的實驗，在富含水的土壤上，混合水膠，測量不加水能夠使綠豆持續生長幾天，並觀察綠豆的生長速率來判斷吸水度及飽水度，藉以了解所合成水膠是否能應用於我們所追求的綠色建築目標－會呼吸的建材。

長久以來，颱風總是令台灣的民眾苦惱不已。過去我們都認為開墾山坡地，造成沒有樹根能抓土壤，以致於土石流的發生。但經實地觀察後發現，許多土石流發生地，上方的樹木依然存在!所以我覺得除了樹根之外，或許土壤本身也是個重大的因素。經實驗後發現，土表上的腐植土擁有較一般土壤高的吸水量和滲透能力；再進一步實驗，發現腐植土在過乾的情形下，有吸收不佳的情況。這代表種植作物前的整地行為，似乎也是土石流的一大原因。即使有樹木，但整地的行為，使經年累月所囤積的腐植土被剷除殆盡，導致沒有東西能保護土壤的情況。所以，適度留下樹木、少些開發、避免多次反覆種植，才是遠離土石流、維護台灣水土保持的不二法門。

要判斷物體的顏色，可由光譜上的波長來決定。可見光中紅色波長最長，紫色最短；純色的波長是單一的，而複色是純色的組合。 楊格（Thomas Young）和霍姆赫茲（Hermann von Helmholtz）等人發現，只需三種不同的波長就足可調配出所有的顏色，即為紅、綠、藍三原色理論。 而藍德（E.H.Land）示範了一組實驗，將一彩色物體以雙攝影機來拍攝。一是透過綠色濾鏡拍攝，而另一則是透過紅色濾鏡。影像拍在普通的黑白底片之後，藍德發現只需兩種色光，甚至以兩種波長很接近的光分別通過上述的兩個黑白底片，當此二影像在銀幕上重疊時，竟產生一個全彩的影像。本研究的目的，在於探討蘭德的彩色效應，以兩種單色光組合來試著呈現出其他不同的顏色，以實驗來驗證並嘗試解釋此種現象。

根據實驗，彭巴效應發生在35度以上。當兩杯溫差在10℃以內，初始溫度較高的水會較早結冰。另外，兩者溫差為5℃時，彭巴效應最明顯。推斷此效應主因為：初始溫度較高的水有較旺盛的蒸發，帶動其後續較強烈的對流，使得熱水在冷卻時，容器內部較高溫的水會因對流翻轉至外層，形成更好的冷卻效果。此立論可由另一組實驗所驗證：在表層添加一層油脂，抑制蒸發後，彭巴效應不再發生。顯示蒸發本身或其所附帶的現象造成了此效應。然而若只考慮蒸發帶走的溫度，並不足以解釋添加油脂後所產生的變化，因而認為蒸發所附帶的對流也影響了冷卻速率。 過冷效應：主因為添加油脂後造成對流趨緩，使水中的擾動減少，進而降低水分子間結冰的有效碰撞，造成過冷現象。

圍地盤的遊戲一直是學生時代同學們課餘閒暇時會拿來互相較勁的數學遊戲之一。本次的研究將要去探討nxm地盤先下者或後下者之必勝的策略。為公平起見，則加以規定：當總筆數為偶數時，後下者有利，故規定後下者地盤數需大於先下者地盤數才算勝，否則為先下者勝；當總筆數為奇數時，先下者有利，故規定先下者地盤數需大於後下者地盤數，否則為後下者勝。 首先我們從3x3地盤開始，如下圖1。利用窮舉法研究結果顯示 地盤後下者的必勝圖共有四種，如圖2~圖5。相反的，先下者的必勝策略則是破壞此4個必勝圖。 由於3x3地盤為偶數型，而3x4地盤為奇數型。所以接下來，我們先試者研究偶數型後下者的必勝策略，即是先3x5地盤、3x7地盤、…、3x(2k+1)地盤，再推廣至5x(2k+1)地盤、7x(2k+1)地盤、9x(2k+1)地盤、…、(2h+1)x(2k+1)地盤。同理，3x4地盤，3x6 地盤、3x8地盤、…、3x2n地盤為奇數型，對先下者有利，故探討先下者及後下者的必勝策略。而另外2x2地盤、4x4地盤、6x6地盤、…、2n x 2n地盤我們發現有其特殊性，研究的方式我們一樣以不讓地為原則，去探討其先下者及後下者的必勝策略。 其中偶數型地盤推演的想法如下： 其中奇數型地盤必勝圖則分類分為「連續」型、「三筆畫」型、「封閉」型、「兩筆畫」型及「兩行」型等來作歸納及勝負判斷，舉例例如下：

渦環是生活中一種很有趣的小玩意兒，就和煙圈類似，有它形成的原理和條件。然而，要描述它的運動模式，或是探討不同因素對渦環造成的影響，似乎不甚容易！ 所幸，現在物理的教學資源豐富，我們使用現代化記錄器材與免費物理運動分析軟體-Tracker，使得我們不需用昂貴的實驗器材，也可以針對渦環的運動作準確的研究。 我們想知道液滴從不同高度落入水中，對於渦環的最大深度、垂直下降速度與環部的直徑擴張有何關係？不同的水溫或在水中加入清潔劑，對渦環有什麼影響？液滴在任何高度滴落水中都會形成渦環嗎？液滴重量與最大高度有何關係？是否可以在其他方向注入液滴而形成渦環？經過一系列的探究活動之後，讓我們對於渦環的運動有了更深一層的體認。

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份，我們發現其結構上的羧基能螯合Ag＋，並成功利用甲醛將Ag＋還原成奈米銀。但我們意外發現螯合Ag＋的PAA白色粉末在沒有其他還原劑存在下也會漸漸變成黃色，與「利用甲醛還原製得的奈米銀」顏色十分相似。本實驗即揭開此粉末變色真相，希望能在不使用額外還原劑下，直接以PAA將螯合的Ag＋製成奈米銀，不僅具環保與實用價值，更能使奈米銀製程朝向綠色化學。我們透過水溶性聚丙烯酸鈉(SPA)在均相中進行變色機制探討及影響變因的研究，找出有利的反應條件，再應用於PAA。研究證實PAA能將螯合的Ag＋同步還原成奈米銀，反應機制與檸檬酸鈉作用模式相似，而提升濃度、溫度或照光有利於反應，酸性條件則不利，照各種色光也有所差異。

「哇啊！居然有澱粉！這真的太奇怪啦！」 葉片被鋁箔紙包覆、沒有光線、不能行光合作用的部份檢驗出澱粉，有照光的地方反而澱粉消失了，這真是不可思議。因此我們針對植物特性進行分析、改變光照條件等影響因素，重複的進行遮光實驗。研究結果顯示，植物光合作用最終產生的澱粉是儲存在葉肉細胞與維管束細胞，而造成異常結果的原因，則與遮光時間有關。隨遮光時間增加，遮光區的澱粉量會先逐漸減少再逐漸增加。而照光區的澱粉量會隨遮光區澱粉的重新增加而減少，一直到遮光區的澱粉累積範圍接近分界，照光區澱粉才會重新累積，逐漸增加。我們發現了一個與課本理論相反的結果！

從螳螂對農業的貢獻看來，它可以稱得上是一種「環保昆蟲」。為了解決飼養箱不夠的問題，我們利用回收物自製環保飼養箱，箱體應設計：通風口、可供螳螂攀爬的物件、置入食物及清理廢棄物的開口。我們設計出來的飼養箱具有省錢、容易觀察螳螂行為、攜帶及管理方便等優點。 運用螳螂除菜蟲的效果不差，母的寬腹螳螂一天最多吃17隻菜蟲；母的枯葉大刀每天食量也很驚人，最高紀錄當天吃完7隻紋白蝶後又繼續吃了5隻紅姬緣椿象。因此飼養螳螂當寵物，可以做為校園及社區生物防治的活教材。 文獻記載螳螂是肉食性只吃活的東西，但我們的研究發現，在活體缺乏的狀況下，利用餵養的方式，螳螂也吃泡軟的狗飼料，甚至質地較軟的水果牠也吃，短暫解決活餌缺乏的問題。

本實驗用音頻分析軟體測定容器共振頻率，探討各變因對腔體共振的影響。同時，我們將探討不同形狀容器所符合的共振理論（駐波理論、腔體共振理論），並對現有理論進行修正。