國中組

86年7月1日開始，氣象局開始發佈紫外線指數的預測報告，氣象主播一直呼籲提醒觀眾在 紫外線指數太高時要避免外出，到底什麼是紫外線指數呢？又必須外出時要怎樣防護？塗 防曬油有用嗎？加件長袖衣服有用嗎？是不是可以設計一個簡單的偵測器呢？因此我們進 行了一連串的探討與實驗。

本實驗利用磁鐵同性相斥的原理，結合馬達，減少摩擦係數，以期製作類永動機。第一代原型太陽能磁浮馬達使用了隨手可得的資源製作，為符合環保效益的馬達。經過設計改良，有了可立可臥第二代機。因仍希望能再減少機械耗損，提高效率，於是利用切割線圈的原理製造小型風力發電機，及以霍爾感應器取代傳統電樞，製作無碳刷馬達，製造了結合發電與電動功用的第三代高效率磁浮小型電動機及風力發電機。其具有減少摩擦，降低能量損失的優點。與市售馬達比較，大幅減少振動與噪音的問題。因無潤滑問題，容易維護，又可外接太陽能板驅動馬達，以風力發電，符合環保綠色效益。希望我的創作能為地球環保盡一份心力。

一、研究一般植物在不同的溫度下的光合作用。二、測定照度對植物光合作用強弱的影響。三、測定各種色光以及紫外線，紅外線對植物光合作用的影響。四、綜合溫度，照度，色光等三因素，對一般植物光合作用的交互影嚮並求其三因素的最佳配合點。五、解決國中生對植物光合作用實驗的困難，使光合作用實驗可完全在人為的環境下實施。

衣蛾屬鱗翅目、榖蛾科，是一種完全變態的昆蟲。生命週期包括卵、幼蟲、蛹、及成蟲，生命週期約 5-6 個月。衣蛾的主食是頭髮，其次選擇兔毛、羊毛、及雞羽毛。衣蛾會儲存食物在殼內。此外，水分對衣蛾非常重要。造殼的方法有兩種，一種是剛孵化和被拆殼的衣蛾，先鑽進砂子或羊毛，吐絲成雛形殼，然後拖著雛形殼，取砂子由一邊開口作到另一邊。另一種是衣蛾擴增外殼時，將殼的側邊部份咬開，吐絲並抓取小砂子，以同心瓜子形的方式，擴張其殼。材質有碎玻璃、小磚塊、小石子等。台灣的衣蛾偏向用砂子作殼，若無砂子，衣蛾仍可造出羊毛外殼。衣蛾與蜘蛛沒有互利互害的關係。衣蛾的天敵是小繭蜂。大量的螞蟻會對衣蛾造成威脅。

一、風洞資料搜集及理論探討。二、簡易風洞設計製作。三、利用簡易風洞測試各式機翼模型在風洞中各種攻角受力狀況。四、風洞實驗發現：各式機翼在攻角 50 度有最大升力、同一攻角各式機翼升力大小無明顯差異。判斷攻角影響大於機翼形式。五、紙飛機機翼上下並無明顯長度差、飛行特技表演倒飛，用白努力原理似乎無法解釋？六、從機翼風洞實驗觀察分析我們判斷：空氣反作用力是提供紙飛機滑翔所需升力的主要力量。七、空氣動力理論分析，影響紙飛機滑翔的可能因素還有：重心位置、初速仰角、機翼面積。八、製作紙飛機發射器、重心測量器，來測試重心位置、初速仰角、紙飛機材料（單位面積重量）、機翼面積大小對紙飛機飛行的影響。

根據我們的研究，發現水滴可以在鋸齒狀金屬表面上移動，而且會向上爬升，爬坡角度 最大為20 度角。我們拍攝很多水滴的爬坡現象，我們觀察到水滴向高處移動的運動方式，發 現水滴的前端會向上、向前凸起，並且會伸長而後縮短，表示有一個力量造成這樣的情形。 我們知道水滴與高溫金屬面之間會存在一層蒸氣層，我們認為這層蒸氣層是造成水滴向上爬 升的主要原因。我們可藉由改變「鋸齒斜面長」與「鋸齒高」的比值，來控制水滴的移動方 向，鋸齒斜面長所面對的方向，即為水滴的移動方向，可見鋸齒狀金屬面的形狀，是讓水滴 向上爬升的另一個原因。我們也發現，水滴的爬升速率會受到鋸齒大小、鋸齒斜面長與鋸齒 高的夾角、液滴大小與液滴的表面張力所影響。

麵包黴菌間的競爭排擠現象可能是造成不同種黴菌適合生長在不同溫度棲位的原因。研究三種黴菌互相競爭72小時後的結果發現，黴菌在競爭時生長面積及孢子數量都會比單獨生長時少。黑黴菌最具競爭優勢，其次是根黴菌，生長最差的是青黴菌。現實生活中，已被命名的黴菌高達20多萬種，競爭的結果並非只有一種黴菌存在。麵包黴菌實驗發現孢子濃度及溫度是影響族群數量的主要因素。在相同孢子濃度下，同時植入根黴菌與青黴菌，在不同溫度下二者的生長分布會出現差異。溫度在30℃以上只有根黴菌生長，溫度在20℃時青黴菌具有優勢，在不同的溫度環境下黴菌生長的情形不同。利用環境溫度差異區隔生長，黴菌間的競爭演化出不同的生態棲位。

理化第一章實驗中曾做過食鹽(NaCl)及硝酸鉀(KNO3)溶於水的實驗，討論溫度對溶解度的影響，那時課本介紹水對大部分溶質的溶解度是：高溫時可溶解較多、低溫時溶解較少。當時我們對於硝酸鉀的溶解度隨溫度改變如此巨大感到相當不可思議，從那時候起我們就一直想知道硝酸鉀溶解度隨溫度變化的實際情形是如何！當時老師說：「溶解度隨溫度改變的關係，在科學上有人在研究，並稱之為溶解曲線！而且不同的溶質，皆有不同的曲線！」因此我們很想研究食鹽與硝酸鉀的溶解曲線究竟有何不同，他們的變化又是如何！ 此外我們知道食鹽(NaCl)、硝酸鉀(KNO3)在溶解時為吸熱反應！而氫氧化鈉(NaOH)在溶解時為放熱反應！在理化第七章我們學到吸熱與放熱反應，我們好奇物質溶解時吸熱或放熱是否影響溶解度與溫度的關係，心中懷疑：溶解時吸熱反應的溶質，其溶解度隨溫度上升而增加；放熱反應的溶質，其溶解度隨溫度上升而減少食鹽曲線。要驗證這個假設，我們需要做出食鹽、硝酸鉀與氫氧化鈉的溶解曲線作比較。 PS：老師告訴我們：「過去只知道氫氧化鈉的溶解度很大，但確切的溶解度有多大則很少人測量，我們大概是少數想測量氫氧化鈉溶解度的人喔！值得一試！但是氫氧化鈉是強鹼，具有超強烈的腐蝕性！所以泡製氫氧化鈉溶液時必須格外注意安全！尤其還是飽和的氫氧化鈉溶液！」 貳、研究目的 測量食鹽、硝酸鉀與氫氧化鈉在不同水溫下的溶解度，詳細繪出這三者的溶解曲線，以明白看出三者的溶解度變化趨勢；並藉由觀察其溶解曲線的趨勢以驗證我們的假設：溶解時吸熱反應的溶質，其溶解度隨溫度上升而增加；放熱反應的溶質，其溶解度隨溫度上升而減少是否成立！

非牛頓流體的膨性流體有一現象稱為『擴溶現象』（當粉漿急速受到外力時，粉漿顆粒相吸卡住彼此，形成堅硬固體狀表面，但未受力部分則是產生波動的液體），所受衝力因波動而減少。實驗發現濃度50%~58.5%的玉米粉漿與濃度20%~58.5%的太白粉漿符合膨性流體的特性，且玉米與太白粉漿的濃度越大吸收彈珠撞擊衝量越大。糯米粉漿則不符合膨性流體。將實驗結果運用於安全氣囊的設計，發現雙層安全氣囊：以58.8%玉米粉漿填裝面向車頭的氣囊，防止車體形變對人體的傷害；面對人體方向的氣囊則灌入氣體，利用氣體的可壓縮性減少人體的衝撞力。此裝置在車輛下滑急停時，人體所受衝撞力最小。能有效的減少人體因衝撞所受的傷害。

民國七十年初，一股智慧性的旋風席捲歐美，進入台灣，這就是“魔術方塊” ，它是由廿六個小立方塊很巧妙的砌合在一起，使我們能夠把其中任一層沿著適常的方向自由轉動。它有六種顏色，當我們隨意轉動幾次之後就很難將它轉回原來每面同色的型態。當時我們年紀還小，鵪了很久的一段日子，也只能轉出一面同色而已，無法再突破。那時電視上更舉辦魔術方塊的復原比賽 · 有人居然能在極短的二分鐘內迅速的完成六面同色，真令人羨慕！如今它無聲無息了，正像一股旋風，過後煙消霎散，但它卻深印在我們心中。署假時，幸運地參加學校的數學研習營，它又活生生的出現在我們眼前，三天的研習活動，使我們對它有更深一層的認識。尤其是研習營結束前老師的幾句話，更激發我們更上一層樓的決心。老師說：數學是一種很有用的工具，很多事物都能以數學模式來解釋，甚至於能由數學應用演變成日常生活的應用。魔術方塊的解法原理，或許也能用數學模式去探討，希望同學們能利用漫長的暑假，多讀些書，去思考如何建立起魔衛方塊的數學模式，經過半年時間的砌磋研究，我們很到一些心得，現在我們把它報告如下：