國中組

近幾年，國人漸漸有了環保的觀念，因此每天報紙和電視新聞，有關環保的消息總占了很大的篇幅。台灣地小人稠，如果大家再不關心我們的環境，全體國民可要遭受環境污染之害了。 屏東是農業縣，養豬是目前最主要的農業生產之一，但也造成了極大的污染，尤其對於河川。家附近的東港溪聽說以前清澈無比，魚蝦成群。現在去看，總是黑污污的，沒有生機，怎不令人難過呢？家中有個豬場，父親為廢水處理花費了很多心力，許多養豬的伯伯，叔叔也常抱怨不知如何處理才能有效解決豬糞尿的排放問題。課餘常去看廢水處理的作業，多少有些心得，我想是否可以運用科學方怯來改進處理的方式，提供農民一些參考，也讓我們學生來一起關心環境保護的問題。

本研究利用"靜電吸附能力"結合板擦布摩擦吸粉的效果，製造出新一代靜電板擦。目前，成功研發出靜電板擦有三代：第一代板擦採用焊槍熔錫技術；第二代板擦採用無鉛鍍銀線穿繞技術；第三代板擦進一步將清潔功能與靜電集塵技術做結合。前兩代板擦使用電蚊拍的高壓電發電裝置製造靜電，將過去研究中瞬間大量製造高壓電擊靜電的起電機裝置縮小，但本研究發現比起單獨提升擦面靜電，提升板擦整體吸粉面積較能吸附更多粉量，因此第三代板擦利用即時清潔裝置清理至靜電集粉區來吸附更多粉量，而本研究的靜電板擦吸粉量實際應用在教室黑板時比傳統板擦吸粉量佳(可吸附42%的粉量，傳統板擦只能吸附31%的粉量)，未來將再進一步改良，使板擦使用時能更順暢。

有天天氣轉冷，但是要穿怎樣的衣服才能暖呢？我們利用枲六種不同的材料比較它們的性質及保暖的程度。

本研究的主要目的在於探討不同的電極材料在電解水實驗中之影響，透過「複式顯微鏡＋數位相機」（我們稱之為「顯微攝影法」）清楚地將電解反應前後的電極表面情形觀察清楚與紀錄，並歸納所學物質的物性與化性，以了解電解水的正負極氣體產量體積比，從而試圖找出電解水時，符合理論值正負極氣體體積比為1：2 的反應條件。 綜合研究結果，在本研究的實驗設計下，所探討出的用來電解水時，欲達到符合理論值正負極氣體體積比「氧氣：氫氣＝1：2」的最佳反應條件如下： 一、輸入直流電壓值＝9 伏特（最好電源供應器較穩定）。 二、使用「不鏽鋼」電極（正負極相同）時：在﹝NaOH﹞＝0.5M。使用「碳棒」電極（正負極相同）時：在﹝H2SO4﹞＝0.5M。 三、其它控制變因的條件：兩電極距 3cm、兩電極面積均同、兩電極與外接銅線須絕緣（可用AB 膠效果最好，其它像快乾膠、Silicone、絕緣膠帶，我們試過都不好用）。

物埋弟二冊第六章裏，有關摩擦力的討論，僅針對靜摩擦方面，我們希望對「摩擦和運動體間的關係」做進一步的瞭解，及同狀況下，靜摩擦與動摩擦的比較，囚此請教老師共同研究製作簡便儀器來探討下列問題：(一)運動中的物體和接觸面間的摩擦係數如何求得？(二)物體運動的快慢不同，是否受有不同的摩擦阻力？(三)路上常見各式各樣大小型車的輪子半徑人小是否會有不同的滾動摩擦係數？(四)接觸面種類一定時，不論下壓重量多大，靜摩擦係數，仍不受接觸面積大小的影響嗎？

科學中心舉辦一次戶外地質探訪，在教授帶領下，我們走訪黎明國小和攔砂壩的河床。我們發現河床被河水侵蝕產生各種景觀，透過現場調查，我們瞭解到這些都是因為地勢高低差引起不同的位能變化造成，在此地區有下切行水區、圓弧磨蝕面、湍流、壺穴、漩渦等。老師也指導我們觀察此露頭複雜的斷層現象，並協助我們以一公尺為單位拍攝60 公尺的照片。回來後，我們將照片拼貼，在老師指導下標出照片上地層褶曲、斷層及壓力方向，藉由這些照片和符號，我們深入探討這一段雜亂的斷層現象，發現和中央地質調查所的地質圖標示的觸口斷層位置不同，所以我們由河水兩岸礫石層研判此溪為一斷層，而在此段受強力或持續擠壓造成大轉彎。

緣自於康軒版自然與生活科技第3 冊第一章的活動1-4，有關單擺週期的介紹，也因老師的提問---將單擺裝置移至月球上，週期會如何改變？因此展開此次的研究：首先，我們利用定滑輪及鐵塊設計了可以改變加速度的裝置，以便單擺能在不同加速度系統下擺動。我們以高速閃光燈及單眼照相機拍下在加速度系統下擺動的乒乓球，以便分析加速度及週期之間的關係，為了測量快速運動物體移動的時間，我們將電子碼錶拆解，並分析它的計時是如何運作，因此我們從電子碼錶內接出三條電線，利用這三條電線的通電與否，可以開始及結束計時，就如同光電計時器般，利用這個裝置，我們可測出加速度的大小。

對於n柱河內塔的移動，當完成遊戲，其過程必存在「半移動」(名稱說明見P5 )狀態。我們從「半移動」狀態中，尋找出如何達成「捷徑半移動」(名稱說明見P14)的方法？此種方法為「滿格建構」(名稱說明見P12)。進一步利用「捷徑半移動」，建構出「河內塔的捷徑」。並從「滿格建構」推導出的「滿格數量關係表」，發現其關係存在著「巴斯卡三角圖形」。利用「巴斯卡三角圖形」的關係，我們推導出n柱m環的通式。成功的解決了”Explorations in 4-peg Tower of Hanoi” ( Ben Houston & Hassan Masum , 2004 )這篇論文，所談及的『百年來，河內塔4柱以上的移動是不能証明最優化』。

摺疊傘在市面上並無合適的裝置作整理，本研究研發手動及自動捲傘機，將傘葉收拾整齊，縮小體積來集束，並將其捆紮，解決雨天雨傘的收拾問題。手動的是設計傾斜支撐板和矩形閘門，讓雨傘在其上旋轉，以整理雨傘骨架並刮除水分；參考束口機的設計，研發用以捆紮的裝置。考量手動操作較難，因此改良為自動捲傘機，改裝部分為：製作固定傘的裝置，利用馬達、齒輪和皮帶，機械化旋轉與移動以達到集束與捆紮，全程以微電腦控制，使其自動化。手動捲傘成功率為88%，自動的也可以順利捆紮，經過兩者捲傘後，刮除水量 0~29c.c.都不會滴水。目前修改並打橫裝置，使馬達提升移動速度，並減少摩擦力、增加支撐力，操作模式改為同時轉動與移動，縮短捲傘時間。

去年參加建中「中學生數學通訊解題」時，發現第二期 88205 斟酒問題，內容充滿了思考和推理的趣味性，引發我研究的動機。（原題摘錄如下） : （如附件一） n 個客人圍坐一圓桌，按逆時針方向依次編號 l , 2 , 3 ， … n 。服務員先給 l 號座位斟酒，然後再按逆時針的方向斟，但每次都要跳過兩個未被斟酒的客人（已斟過酒的客人自然也跳過），才給下一位客人斟酒，但最後一位客人不受此限制。試問：最後一位斟到酒的客大的座位編號是多少？ 在思索問題的過程中，處處充滿了難題與挑戰，因此我到圖書館尋找解題相關線索，想從相關文獻資料中，探討其研究方式。我找到－民國 84 年我國參加紐西蘭第十九屆科學展覽的科展作品名稱：劫後餘生(其研究題目如下) : （如附件二） 「有一個古代的故事」，歷史學家約瑟與他的四十位猶太同伴為逃避羅馬人的追殺而躲在一個山洞裡。這些人寧死也不願被俘虜，最後眾人決定輪流自殺，先指定首領為 1 號，然後大家接著首領圍成一圈，從 1 號算起，每次算到第三個存活的人就必須自殺，直到全部死光為止。約瑟夫並不贊成，但為了求生存，他只好預先算好個位置，使得站上這個位置的約瑟尖在輪流次序中是最後一個人。桔果，約瑟夫終於避開了自投的命運。 我們好奇的是，在危急之時，約瑟夫如何冷靜地算出最後存活的位置，難道他有速算的公式？」 及民國 85 年第二十九屆台北市高中組科展優勝作品「天算不如人算」：(如附件三 ) 並在網上瀏覽台師大數學系網站時，發現科學教育月刊通訊解題第 2035 題，傳錢幣問題有類似作法（其題如下） : （如附件四） n 個人圍成一圈玩戲， n 大於等於 4 ，首先他們依反時針方向依序編號為 1號、2號、… … n號。且讓每個人手上都有一枚銅板，遊戲規則如下：遊戲開始， 1 號拿一枚銅板給 2 號，然後 2 號拿二枚銅板給 3 號，接著 3 號拿一枚銅板給 4 號， 4 號拿二枚銅板給下一位，規定遊戲過程中，手上沒有銅板的人，他就自動出局，離開此遊戲，而遊戲繼續下去，如此依次拿一枚，拿二枚給下一位手上仍有銅板者。試證有無限多個 n 使這個遊戲最後僅剩一人，而其餘的人均出局。 我覺得此題目在傳遞過程中，隱藏了數學規律在其中，更使我有進一步深入研究的興趣。