國中組

(一)電與磁是什麼？ (二)它們從那裡來的？ (三)它們之間有什麼關係？ (四)日常生活裡電磁的應用有那些？ (五)捷運系統的電車是如何運行的？

「多接近自然的綠，有益健康」；「買來青色的啤梨，放好多天才能黃熟，如果你把青色的啤梨放入一個密封的容器，再放上一個成熟的，整個容器中的啤梨就很快成熟」。這些神奇的作用，激起了探究其奧密的動機。

霧，造成人們生活中的諸多不便以及危險，良好的除霧劑可以幫我們免除霧所造成的不便與危險。本研究，藉由一連串的實驗，找出日常生活中最好的除霧劑與其最佳除霧濃度。在研究設計中，我們利用視力檢查的儀器，試著將除霧效果量化、以便能夠做更客觀以及科學化的比較。在實驗中我們發現，日常生活用品中，如果將其不溶解物質過濾之後，有助於除霧效果的提升。而且這些日常生活用品所泡製的除霧劑，除霧效果可達一週之久。我們也發現表面張力以及不溶解粒子跟除霧效果有密切的關係。

校園芒果葉上所發現的「檬果壯鋏普癭蚋」(Procontarinia robusta)，是近年來快速蔓延且危及台灣芒果產業的害蟲。但基礎文獻與防治方式等資料甚少，因此我們進行各階段的型態觀察以建立癭蚋的生活史，幼蟲分為三個齡期，蟲癭則為四個時期。癭室的分布是以同一時間生長的叢生葉為單位，做間隔性分佈；寄生位置以正面葉肉為主。芒果葉的蒸散作用未因蟲癭的發生而有明顯改變；黑色蟲癭的糖含量較一般葉肉組織少且無澱粉反應。令人驚訝的是，一顆小小癭室竟能承受約600公克重。我們也發現癭室內有文獻未提及的赤眼蜂存在，而且癭蚋幼蟲被啃蝕殆盡！防治實驗上，赤眼蜂的寄生時期為黑色蟲癭，人為放蜂能增加癭蚋的被寄生率(25.89%)，為檬果壯鋏普癭蚋的生物防治提供一個可能方向。

本研究以自創水上實驗觀察迴紋針被吸入載流線圈後的運動行為與最後停止位置，並實際以二種自製測量裝置測出螺絲在線圈中各處受力大小。經實驗證實迴紋針被吸入載流線圈後會停在線圈中點，而我們也成功地量出螺絲在線圈兩端的受力較大，且螺絲受力以非線性關係隨位置遞減，愈靠近線圈中點位置受力愈小而在線圈正中央處不受力，且受力方向是指向線圈中點位置，因此可推論迴紋針被吸入載流線圈後停在中點的原因是磁力的作用所造成。

物體落入水中時，中央處會激發水柱，這和水面下形成的空腔密切相關。空腔體積變化愈快，水柱激發速度愈大，高度愈高。由於一般落體入水的狀態難以控制，無法定向鉛直落下，導致觀察結果有限。本研究的裝置透過3D列印及滾珠軸承組的設計改善了這個問題，藉由高速攝影並結合自行發展的分析方法，可獲得上、下腔的體積、氣流流出的速度…等重要資訊，擴大觀察的可能，對空腔形成過程的物理機制有更深入的了解。研究發現：落體入水的速度、截面積的大小、外觀的形態、溶液的種類以及周圍的氣壓高低都會使落體入水後空腔的形成有所差異，進而影響氣流流出的速度及激發的水柱高度。此外也發現下腔周圍在腔頸接合前後，會有波動產生明顯的S節及L節。

研究主要針對八德地區校園及公園的蚯蚓種類及數量進行調查，結果發現該地區的蚯蚓共有八種，其中外來種黃頸捲蚓族群數量大，在酸鹼值、含水量及植被覆蓋率上呈現廣適應性，是強勢外來種，明顯排擠其他物種。 同時在研究過程中，我們也透過野外採集蚯蚓以及進行土質調查，嘗試分析蚯蚓分布情形與各項土壤因素之間的相關性，顯示影響蚯蚓分布的主要因素是酸鹼值與土壤濕度。土壤密度及地表植被覆蓋率對於蚯蚓的分布也有影響但相關性較低。而氮磷鉀總含量的多寡對於蚯蚓的分布則沒有明顯影響。同時我們更進一步透過實驗室的選擇偏好及活動力實驗，證實蚯蚓對土壤的選擇除了受溼度及酸鹼值影響，也改變蚯蚓在土壤中的活動力。

以液晶螢幕的構造方式作為架構藍圖，利用重力將透明物質(膠帶)的性質改變，觀察並分析顏色變化與物質所受重力之關係。實驗發現當加掛重物時，膠帶會拉長，厚度會變薄，故各色光經偏光片在膠帶厚度不同的情形下，旋轉的角度不同，當各色光經偏光片時，光強度均不同，所呈現出的顏色才有所差異，且長度變化量越大，顏色變化越明顯。數據計算中可得知，當砝碼重量高於某值時，膠帶伸長量與砝碼重量有正比關係。由紀錄中發現膠帶斷掉所受的力約為膠帶顏色開始變化時受力的2倍。若應用在繩索或鋼索上，其常因彈性疲乏而斷裂，可在其上方加上可旋光的物質，再包上一層偏光片，由顏色變化就能及早發現彈性疲乏的現象。

我們的目的在於完成一架能攀爬樓梯的「仿生獸」Strandbeest註。研究則專注在連桿系統上，並發現了腳尖的軌跡與系統所承載的阻力，分別肇因於連桿長度的比例與重心位置相對于曲柄的力矩有關，又分別影響著仿生獸是否能克服地形與產生足夠強大的前進力量。最後，我們再探討了足底的摩擦力和四足間軸距的學理，並使用3D列印調整連桿長度設計的便利性，完成一架可以克服地形的「仿生獸」。（註：所謂「仿生獸」，是由一位荷蘭科學家泰奧·楊森所發明的機械體，利用風力與力學原理制動，可以躲避障礙物或模仿生物的一些行為。）

此作品是針對孟氏定理比例線段形式之逆定理，角元形式和它的逆定理的探討，嘗試將其推廣到凸 n 邊形。把角元形式推廣到凸 n 邊形，我們用三角形面積公式及比例線段形式，解決此問題。為了使研究更完備，探討其逆定理時，意即當滿足比例線段形式或角元形式時，n 點能否共線？但我們發現它未必成立，而且我們也在奧林匹克數學的幾何問題一書中所提到三角形之孟氏逆定理發現它的證明錯誤，我們給了反例，並且加上條件，運用相似形及三角函數的基本性質證明出兩種不同形式之孟氏逆定理。對於本作品，也給了一些應用，如著名幾何問題─斯坦納(Jakob Steiner, 瑞士)定理，運用角元形式之結果給了一種新證法，而且也用比例線段和角元形式來解決幾何競賽題及角度問題。