國中組

本研究以葉錠浮沉實驗來測定植物的光合作用速率。由文獻探討發現，影響植物行光合作用的因素很多，但如何以葉錠浮沉實驗來了解這些因素的影響卻鮮少被討論。在這次研究中，我們找出進行葉錠浮沉實驗所需的最佳方法及條件，再以此比較不同光源、不同的植物特性以及不同葉齡等變因下的光合作用與呼吸作用速率的差異。 由實驗結果可知，0.24%的碳酸氫鈉溶液具有最佳的時間穩定性。此外，陽性植物的光合作用速率較快，陰性植物的光合作用速率較慢，耐陰性植物的變異較多，這些結果與植物生理特性一致。為了追根究柢，我們進一步做了葉片的組織切片，發現不同的葉片組織結構與光合作用速率快慢有關。

在校園中，利用光的直進性、重力及連通管原理，設計出一套器材，利用兩支可伸縮活動的塑膠桿及一根中間穿了洞的木桿，使用尼龍繩垂吊一個500公克的鉛垂來設計出絕對的垂直，在鉛垂底下擺一塊一公尺長、厚一公分的木板，並在木板四周裝上螺絲，方便調整水平，利用水平儀來維持絕對的水平，利用googleearth找出同經度不同緯度的兩個地點，並利用中央氣象局的日出日落表找出實驗當天太陽通過子午線的時間，然後藉由測量同時間、同經度不同地點，兩地尼龍繩上的標的物高及標的物影子的中心到鉛垂中心的距離，並利用三角函數算出太陽的仰角，藉由同時間、同經度不同地點兩地的仰角差及兩地的距離來算出地球的半徑。我們得出地球半徑平均為6367.9公里。

本研究檢驗粗糠是否具保溫、隔音及緩衝能力，用各種材料包裹玻璃瓶，測試瓶中水溫降低的速率；設計無線控制的隔音實驗箱，測試材料在不同厚度下單獨成層、均勻混合及分層放置時的隔音效果；用電磁裝置自由釋放水球，藉由水球破裂判定材料緩衝能力。實驗顯示：一、粗糠保溫能力與棉花相近。二、粗糠粉隔音能力最好(－1.32dB/cm)。三、將兩種材料分層放置或均勻混合，可提升隔音能力。四、粗糠緩衝能力比海綿效果好。證實粗糠在保溫、隔音及緩衝方面表現優異，並利用粗糠創意製作(一)保溫：水壺保溫袋、鍋墊、杯墊、隔熱手套；(二)隔音：耳罩、隔音板；(三)緩衝：頸枕、睡枕、椅腳墊、鞋墊、椅墊、包裹填充物，使被廢棄的粗糠創造了極大的經濟價值。

「火山」爆發的原因，對我是有很大吸引力的一項研究因為在電視上以及報章雜誌上常常提到這個問題，基於好奇心情，引起我的動機，於是我們便向老師請教，經老師指導下，更激勵了我們研究的興起。

第二冊化學課本第七章之實驗7 -3.2利用氯和氫反應生成氯化氫的體積關係，算出化合之克原子數比而求出氣化氫的化學式。因為這實驗有爆炸的危險，所以一般老師為了安全，都不作此實驗。既知如此，這實驗豈不沒有存在的價值？所以我們希望修改這實驗，使其不再有爆炸危險；同時又能達到相同目的一一求出氯化氫的化學式。因此我們作了兩種嘗試。

本研究使用水珠結晶法，以低倍數顯微鏡，快速且容易的觀察到結晶的細部變化。再以加蓋、過濾、重力與音波為變因，探討其對晶體成長的影響。過濾可以去除晶種，使晶體呈現分散式生長的機率高。加蓋蒸發慢，晶體成長慢，容易有高透明度的規則晶體。水珠中過飽和度濃度的高低與均勻，會影響晶面上各點的成長速率。速率不一致，晶面上會出現紋路。高頻率聲波，疏部與密部也會造成晶面旁的濃度時高時低，導致晶體出現不規則。反觀晶型只與離子半徑比有關，離子半徑比0.414~0.732間，會形成立方晶系（正立方體晶體）。但若半徑比越接近0.414，晶體越容易吸水，形成含有結晶水的晶體。半徑比越接近0.732，越容易形成長棒狀的晶體。

槓桿原理的運用廣泛，但在物理學鮮少和聲音聯結在一起。至少在國中生很少人會將兩者聯想在一起。我們卻從人耳的生理結構，突發奇想，想打造一套能傳遞聲音的槓桿結構，並研究其特性。在克服了重重困難後，我們果真成功從零到有自製出獨一無二的實驗系統，藉由不同支點、不同抗力臂、不同施力臂的調整以及不同平衡質量的調校，我們在仿生的世界，發掘未知的奧秘並享受實驗的樂趣。很多生理學的教科書都說人耳的三小聽骨類似槓桿結構有放大作用，但我們的研究卻發現槓桿結構對聲音的傳遞並無明顯放大作用，反而是過濾作用。欲知其詳，且看我們的研究分析。

鋅銅電池中若兩電極使用同一種金屬片，兩杯溶液及鹽橋使用相同濃度該金屬的鹽類溶液，當改變兩杯溶液溫度時，兩電極便會產生電位差，此產生電流的裝置稱為溫差電池。 溫差電池中若僅進行的反應，則其電池電壓與溫差成正比，且純粹是利用化學反應將熱能轉換成電能，此類電池我們稱之為「典型溫差電池」，例如 Cu(NO3)2及 AgNO3 溫差電池都屬於此類，但兩者差異是 Cu(NO3)2溫差電池的高溫杯為正極，而 AgNO3 溫差電池的高溫杯為負極。典型溫差電池的電壓與溫差、電解液種類及電解液濃度有關，電解液濃度愈小，電池的電壓反而愈大。 我們利用典型溫差電池的原理，自製環保、節約能源、可重複使用的實用溫差電池，以PVC 水管當容器，上、下兩端開口用銅片封住當電極，管內裝海棉及1M 的Cu(NO3)2 溶液，熱源加熱上層銅片形成溫差，當溫差維持在60℃至70℃之間，單一電池的電壓約40 mV，若串聯50 個實用溫差電池，估計電壓可達2 V 以上，就可以對鉛蓄電池充電。實用溫差電池的熱源可由回收冷氣機、工廠的廢熱，或直接利用太陽能來當熱源。

本研究是探討蒸籠以電磁爐隔水加熱時，蒸籠內溫度上升的情形。 從研究一知道，加熱過程中，以底層溫度上升最快。研究二中發現蒸籠體積越大，所需加熱時間就越長。從研究三知道蒸籠內的隔層會影響溫度分佈，並且會發生溫度分層暴衝的現象，在研究四發現隔層孔洞越大，溫度暴衝現象就越不明顯。 研究五中，在蒸籠內加裝光敏電阻及扇形雷射光後，發現加熱過程中，蒸籠內的白色水霧量在溫度暴衝發生時，會大幅增加，但之後又會因高溫變成透明水蒸氣，此時，從外接的自製壓力計發現蒸籠內的壓力大於外界壓力。 最後利用前面的研究數據，設計出三款改良式蒸籠。 值得一提的是，完全密封的蒸籠反而不利於加熱，適度將空氣排出蒸籠是有利於加熱的。

在國中理化課本中，我們所學到的─《電流和磁的關係》，我們都知道「當電磁靠近金屬時，金屬內的磁場會發生變化，此時金屬會有『電流』的產生，進而使檢流計的指針發生偏轉，英國科學家法拉第在1831 年，將這個現象稱為─『感應電流』」。因此我們選擇銅、鋁兩種金屬管探討不同強度的磁鐵在金屬管中作自由落體時感應電流與磁鐵落下速度的變化關係。在本研究中，我們首先要找出能準確測量磁鐵從金屬管落下的時間的裝置，於是我們利用數位相機、放大鏡、馬錶設計了「同步攝影法」，來改善手按測量的不準確。藉由電腦的影像分析，在不同厚度(1.55、3.10 ㎜)與不同金屬管(銅、鋁)的研究發現以厚銅金屬管的效果最佳，此現象應與感應電流的大小與金屬材質的電阻大小成反比有關。在不同厚度的金屬管中改變磁鐵磁場強度的實驗發現薄金屬管在磁鐵磁場強度約為5000 高斯及厚金屬管磁鐵磁場強度約為3000 高斯時鐵落下的速度為等速度運動。其次在將金屬管切割成有缺口的實驗中，我們發現感應電流的現象依然存在，這現象顯示在金屬管中的感應電流不是沿著圓形的管子而形成，而是當磁鐵靠近金屬管時，在金屬管的管壁間可以形成無數連續的小「渦電流」，這無數的小渦電流在管壁內產生無數感應磁場形成「磁阻」用來抵抗磁鐵的下降。最後利用磁鐵、鋁管、定滑輪、砝碼組及投影片捲成的電梯設計「磁浮升降梯」、「磁緩衝機」可以在沒有電力的情況下將升降梯的速度控制在0.18 公尺/秒的安全速度，及磁緩衝機的設計可使蛋由4 公尺高落下卻完好如初不會破裂。