高中組

利用實心鋼球在傾斜凹槽軌道上滾動的簡單實驗，來探討滾動運動。藉由合適的資料分析法，計算滾動摩擦係數ρ值，發現ρ值約在10-2cm左右。當軌道傾斜角逐漸增加時，鋼球會有由純滾動過渡到又滾又滑的現象，推估木軌道的臨界角約在24o附近，玻璃軌道的臨界角約在20o附近。 最後，更進一步加入滾動摩擦的效應，修正力學能守恆關係，以計算鋼球轉動慣量中之幾何常數K值，並推測出靜摩擦力在純滾動時不消耗力學能，而滾動摩擦在傾斜角愈小時，影響效應愈加明顯的結果。

抽樣調查八掌溪水質汙染，進而謀求防治之道。

長久以來植物生理學家探討高大樹木如何將水分運送到頂端，其中最主要的理論包括根壓，毛細作用，蒸散作用以及內聚力理論。1914 年H. H. Dixon 所提出的理論結合了蒸散作用與水的內聚力，其理論主張水在木質部內移動的驅動力是來自葉片蒸散所產生的張力和負壓。水如一層薄膜覆蓋在葉肉細胞的表面，當水分因蒸散作用而散逸至大氣中時，水膜即退到相鄰細胞的細胞壁間，這個現象造成顯微的曲線表面，因而產生葉肉細胞內的負壓，將木質部的水分向上拉升。 由於在高中物理中，我們學到有關表面張力計算的技巧，因此在閱讀有關植物生理學中上述的理論時，我們發現作者引用的為一「球狀曲面」的表面張力公式，並且書中對於水膜凹陷產生負壓處是在海綿組織細胞的表面。我們以為負壓產生的位置主要是在維管束鞘表面，且水面的凹陷形狀應為「圓柱曲面」，在本實驗中我們以高中物理表面張力計算的技巧重新導出適合圓柱曲面，水膜形狀下的負壓大小，設計一個模擬實驗印證公式的正確性後，我們以一個豆科植物的電子顯微照片為實例，估計此一水分輸送的合理高度，發現所能輸送的高度約為3.7 公尺高！

上完電算課後，暸解微電腦可用來當精確的計時器。於是想到將之應用在物理實驗，故設計此實驗，以求球狀落體運動的速度，並探討空氣阻力隊球體自由落下運動的影響。

本實驗以常出現在我們校園樹叢間的日本姬蛛為觀察對象，主要針對其生長情形、遮蔽物的功用及取得方式、網構搭建過程、遮蔽物的種類及方向統計、卵囊週期及外觀變化和獵物處理，做了一系列的觀察及實驗紀錄，且對寄生在日本姬蛛背部的寄生蜂幼蟲，做了進一步的觀察。經過觀察後，發現日本姬蛛的遮蔽物大部份不會由太遠的地方獲得，大都是由棲息環境所提供、還發現日本姬蛛會改變其遮蔽物的形狀，進而影響其方位，數據顯示以錐狀直立最多，因其結構相較於其他種類而言較具隱蔽性、有卵囊的樣本，錐狀縱向也較多，且方向形狀是會隨著卵囊的出現而改變、日本姬蛛搭網過程多變，無一固定流程，有些會自行吊起遮蔽物，有些則會等待遮蔽物掉落於網中、獵物處理方面，日本姬蛛會先用絲將獵物固定，再拉至遮蔽物內食用，獵物體型大者則會拉至遮蔽物下，數量過多時，牠並不會全部都拉至遮蔽物內。寄生蜂方面，經由顯微鏡觀察發現寄生蜂腳端有類似結網蛛腳端的爪狀構造，但其他昆蟲沒有，因此推測這就是其能在網子上行動自如，進而實施寄生行為的原因。

稀子蕨﹙Manochosorum henryi Christ﹚是一種生長在台灣中海拔山區，是少數具有特殊生殖方式﹙不定芽﹚的蕨類。稀子蕨的生長環境相當潮濕且氣溫偏低，在東眼山具有相當大的族群分布。因此本實驗於 2001 年 7 月至 2002 年 6 月於東眼山深林遊樂區設置樣區進行稀子蕨兩種生殖方式的物候調查，並將孢子及生殖芽攜回實驗室培養及觀察。實驗結果顯示稀子蕨的孢子可發育為原葉體進行有性生殖，此外，它也可以在葉軸上長出生殖芽，兼行無性生殖。而無論在季節普遍性、發育成熟度和環境適應性上。不定芽繁殖都較孢子繁殖來的優勢。研究結果也得知稀子蕨對溼度相當敏感，於旱季時會有地區性滅絕之虞，但生殖芽的耐旱性似乎可化解此項危機。本研究結果除了可提供學理上之本土實證教材外，亦可作為延伸研究的基礎。

田寮河位於基隆市區中心，污染嚴重，河流直接排放至基隆港區，影響環境甚鉅。本研究利用自製的河流分層取樣器，針對田寮河各深度層面之鹽度、總懸浮量、溶氧量、水溫、氨氮值與 pH 值作分析，探討基隆港潮汐變化對田寮河水的淨化效果。研究結果顯示，（一）田寮河本身坡度緩、流速慢，因此河水中的汙染物不易由河水帶出至港口排放，只能緩慢漂移，且有些懸浮固體會下沉在河底，不易流動；（二）由河流污染指標（RPI）顯示田寮河上層為中度污染，下層為嚴重污染；（三）基隆港潮差小，受潮汐影響之田寮河感潮帶僅 300~600 公尺，潮汐淨化河水的效果有限；（四）藉由自製的分層取樣器的水質分層調查得知，田寮河在鹽度、總懸浮量及河流污染指標，上下層反映出不同的水質結果，也讓我們更加清楚河流的污染情況。再者，分層取樣方式可推展到台灣其他河川水質的調查，讓我們更加瞭解整個河川各層面的水文狀態。

記得高一時，基礎理化實驗手冊(上)中，有光敏靈和氰光棒發光現象的實驗，這種神奇的化學致光反應，深深地打動了我們的心，更激發了我們課餘研究的興趣。

半年多前，我在一本有關機率的書上看到如下的題目：某女與男友相約，在下午五時至六時之間，在公園門口見面，先到的人應等候二十分鐘，求此二人在門口相遇的機率。當時我就想：如果相約的人有三個、四個或更多的話，這個機率要如何求呢？於是就著手開始研究，得到結果之後，只覺得高興，並沒有想到居然有機會把它寫出來。

在新教材化學課本第六章中，專章討論化學動力學。課本所述，多為純理論，我們想在實驗室中，利用實驗以了解反應速率，探討速率常數的變因。因課本所述，幾乎為無機反應，我們對動力學的認識，是否適於有機反應？ 高中化學東華本第十七章與新教材第十三章有機化學，提到鹵烷水解可為一次或兩次反應。我們希望利用鹵烷水解這一有機反應，設計實驗，以求徹底了解鹵烷水解反應，並期使對化學動力學有一完整的觀念。