高中組

蘭科植物的但子不具胚乳，種子萌芽時必須靠外界供應養分，一為自然繁殖，種子必須播種在蘭根附近，靠蘭菌供應其養分。另一為無菌培養靠增養基的養分，供應僅子的萌芽，因而，我們想在此實驗中探討培養基的 PH 值，糖及無機鹽的濃度，對種子萌芽的影響。

我們設計一系列的實驗來探討為什麼水芙蓉的根需要那麼長。我們以剪根的方式來檢測對植株的影響，結果發現根有吸收養分的作用，但是只要長到一定程度就能達到養分吸收的目的，根再長對養分吸收似乎沒有特別的幫助。根重改變對水芙蓉翻正有很明顯的影響，但根長改變則影響不大，顯示根的重量對穩定有重要的影響，但實驗也發現根部太重對植株也有不利的影響。植株型質分析發現葉子提供浮力，而根的重量提供穩定作用，使之不會在水面上亂漂或可能翻覆。最後，生長在各水域的植株根會隨水愈深而愈長，實驗結果支持我們的假說，即是水芙蓉根的長短和穩定有關；同時也暗示水芙蓉的生理具可塑性，能依其生活環境的不同，對根或葉部做不同能量的投資。

民俗技藝中有一項童玩─「竹製的響螺」，經由在自然科學研習社的活動過程，我們發覺以底片盒所製成的的響螺，也具有相同的效果。進一步在實驗中了解到其頻率與多項因素有關，因此想藉由自行設計的工作平台進行頻譜數據量取，而從所得數據分析發現：一、響螺在垂直地面旋轉時並無法發出聲音，但當與地面不垂直時反而會發出聲音；由此可知，響螺是在不垂直地面的情況下與空氣有較劇烈摩擦進而在筒內產生共鳴。二、當響螺傾斜時，它的特徵頻率會隨著傾斜角增大而有先降低而後升高的現象發生，此與空氣摩擦程度有關。三、響螺之轉速愈快，特徵頻率會愈大，但增加到某一程度時其特徵頻率會回到較低之頻率。四、響螺的缺口如果加長或加寬皆會提高其特徵頻率。五、缺口厚度較薄會使特徵頻率降低，但會使響度加大。六、缺口受風邊如果是凸出則特徵頻率較低，反之凹陷時會較高七、響螺之材料與管子直徑皆不影響其特徵頻率。八、響螺管子愈長，其特徵頻率會愈低，反之則較高，但太短的共鳴管所產生之特徵頻率需修正為八分之一波長的共振。

在高中課本生命科學（上）第四章「植物的生殖、生長和發育」中，我們探討到「果實和種子的適應」，也就是種子在不同環境中，透過外型演變，以改善繁殖效率的傳播方式。上課時，老師帶來一個種子，將它自高處施放，種子竟旋轉落下，引起全班的熱烈討論。此種子長的很像課本中的松樹種子（南一版，生命科學上，115 頁，圖4-13 藉風力散播的果實或種子B.松樹有翅的種子）。詢問之下，我們得知此種子就是常見於家具DM 的桃花心木之種子，基於旺盛的好奇心，作者決定以桃花心木種子如何旋轉、為何旋轉作為本次研究主題。

去年冬天，全球許多地方降下大風雪，新聞報導積雪太深時可以用鹽巴灑在冰上讓冰溶化。而我們常用的冷劑－冰加鹽可以降溫至零下22℃。對這些現象，一般的解釋有兩種－解釋一：鹽溶於水是吸熱而冰溶化也是吸熱，所以會大幅降溫。解釋二：拉午耳定律－溶液蒸氣壓下降造成凝固點下降，導致冰溶化。研究結果顯示，溶解熱並非影響冷劑降溫之最主要因素，而是鹽類在低溫時之溶解度。拉午耳定律中提及溶液蒸氣壓下降導致凝固點下降，也不是冷劑降溫之原因。不過，我們認為由鹽類在低溫時之溶解度，配合與拉午耳定律可以預測冷劑可達的最低溫。

我們利用 Ia 型超新星來驗證討論哈伯定律(Vr = H ×d )與測量哈伯常數、探討宇宙年齡，並討論宇宙加速膨脹的可能性、哈伯常數是否為恆定值等。利用網路找出Ia型超新星觀測資料，並借由此型超新星可當成標準燭光(StandardCandle)的特殊性質，我們可以很容易算出星體的距離d ，再借由觀測到的紅移值(RedShift)可算出星體遠離我們的徑向速度 Vr (Radial Velocity)，最後再利用數值方法求出最佳擬合直線來得到哈伯常數。我們從資料、各式理論進行討論分析，認為宇宙極有可能在加速膨脹，意即哈伯常數並非恆定值。我們得到的哈伯常數分為高、低紅移兩部分，以低紅移超新星測量到的哈伯常數~57.6km/s/Mpc；以高紅移超新星測量到的哈伯常數~ 30.6/km sMpc；並綜合高、低紅移超新星，測量到的哈伯常數~ 31.7/km sMpc。若假設哈伯常數為恆定值，低紅移資料對應的之宇宙年齡約 170 億年；高紅移資料對應之宇宙年齡約 319 億年；綜合高低紅移資料對應之宇宙年齡約 309 億年。由於宇宙極可能加速膨脹，哈伯常數極可能是時間的函數，所以宇宙年齡可能也並非簡單哈伯常數的倒數就可算出。

某日偶而看到由天花板懸掛下來的日光燈在振動，連想其振動該為週期性，但其週期到底與那些因素有關？於是引起探求的興趣，乃完成如下的實驗。

在這充滿創新的時代，智慧型機械的發展顯的非常樂觀，也發展得非常快速。用電子結合機械可說是最佳搭檔，可以預料以後智慧型機械會越來越聰明，到那時家裡也不用請傭人，買個機器人就行了，工廠裡再也看不到搬運工及插零件的女工，都將被高效率的機器人帶替。 我們也熱愛於這方面的研究，經過多次製作，發展了第二部機械人，第一部無機械手臂，第二部增加了一支兩個自由度及自動尋找目標物的手臂，使得它更具有智慧。 在製作機械人上，最困難的就是感知器的製造，而我們依據最簡單的物理現象製造出交通號誌識別感知器，障礙物感知器等。當然這些感知器如何和它的頭腦——電腦連結也是一門學問，需要不斷地實驗改造，改造實驗，現在製造出來的智慧型機械人，雖然還沒有發揮到最理想，但是它是我們花費相當多的時間所造成出來的結晶。相信以後我們會再造出更理想的機械人。

一般初微的教科書中都有介紹方程式實數根的逼近法，然而複數根則未見提及，而且書上所提出的收斂條件也不完備，因此引發了研究的興趣，希望藉此研究擴充已知的方法，使其能夠解決一般根逼近的問題。

在看不見的磁場分佈中灑下鐵粉，可以透過鐵粉的重新排列清楚地看出磁力線的軌跡，而鐵粉由亂而序的過程背後，有個看不見的力量，主導著每個鐵粉顆粒速速向前。本研究利用觀察鐵粉（分別為細粉末與粗顆粒兩種）在磁場中的排列與運動行為，探討兩個重要的物理現象：I. 磁場在通過不同介質時所遵循的折射(refraction)現象；II. 磁場分佈對鐵粉顆粒產生的磁力(magnetic force)現象。本研究以電磁鐵通電產生靜磁場。由於電磁鐵的磁導係數遠大於自由空間（空氣）之磁導係數，磁力線由電磁鐵進入空氣時，其出射角幾與邊界面垂直，形成一單純之邊界條件，因此磁通密度在自由空間中的解析值可直接利用馬克斯威爾方程式求得。我們亦導出空氣中的磁通分佈對微小的鐵粉顆粒所產生的磁力公式，發現鐵粉顆粒受靜磁力的大小與該顆粒的體積、磁通密度與磁通密度之梯度成正比，而方向與磁通密度之梯度一致。