國中組

如何協助非洲落後國家發展太陽能，解決日常生活的煮食是當今最熱門的話題。根據生活科技課本所學，太陽能的應用分為太陽能光熱及太陽能光電轉換，為了利用太陽能實踐低碳生活，我們嘗試製作各類聚光太陽爐，並比較其運作差異，了解如何提升太陽爐的效率，進而設計一款有別於市售的變焦控溫複合式太陽爐，大膽的提出改變距離的變焦方式來控制溫度，有效整合菲涅爾透鏡與凹面鏡，達到雙邊同時加熱之聚光太陽爐的設計。另外，搭配360度升降的聚熱旋轉雲台之輔助，讓食材有效均勻受熱，同時考慮天氣不穩的因素，結合太陽能板所提供的電力能源，供給ZVS低壓高頻加熱器，輔助聚光太陽爐的不足，根據不同食材提供多元性的烹調方式，並縮短煮食的時間。

在非洲有60%的病人因飲用水的問題患病，導致每年有 180 萬名兒童死亡。為了改善水質我們尋找適合的濾材比較過濾成效，並製作過濾器比較淨化效果，除了最基本的改善水質外，我們也努力的研究如何降低成本、加強淨水效能、操作方便性及實用性來製作淨水系統，希望藉此能幫助到許多無乾淨水源飲用的可憐難民。

我們延續學長的實驗，探討為什麼液滴會在玻片上互動。一開始，我們猜想是否烘烤時有物質會附著在玻片上，但是經過設計不同的實驗驗證後，發現並不是有燃燒不完全的物質附著在玻片表面上，而是玻璃表面足夠乾淨就可以使液滴有產生互動的能力，我們把它稱為活化。實驗發現烘烤時間越久，玻片溫度越高，造成玻璃表面活化的現象越明顯，但玻璃表面的活化現象只能維持2~3天。 我們探討了幾種可溶於水的有機物，當它們溶於水後，在不同濃度時會有不同的表面張力，當在活化的玻璃表面上滴上兩液滴，如果兩液滴的表面張力相差10mN/m以上，低表面張力液滴會推擠高表面張力液滴而產生同方向的移動，如果兩液滴的表面張力太接近，兩液滴就不會推擠，會直接互溶。

利用硫酸銅進行電鍍實驗，我們發現了與預期不符合的結果，所以進行了這個研究，在這個研究中，我們探討了電流大小、正負極距離、電鍍液濃度、被鍍物角度、使否攪拌、是否外加磁場以及電鍍物的溫度對電鍍完成度以及均勻度的影響，並探討了電鍍時產生黑色物質。我們發現電鍍產生的黑色物質應該是結構鬆散的金屬銅，而要避免產生黑色電鍍表面並電鍍均勻，必須提高硫酸銅濃度，避免太大的電流，並攪拌溶液。

實驗發現： [理論部分] 1、電壓越大，引電效果越好，頻率越小。 2、材質方面，引電效果紅銅＞黃銅＞鋁＞石墨＞不鏽鋼。 3、形狀方面，發現空心管引電效果稍優於實心；避雷針引電端角度越小，截面積越大引電效果越好，但截面積有最大極限。 4、避雷針數越多，能把電弧同時分散所有的針上，讓電流變小更安全。 5、溼度大，溫度小，引電效果越好。 [應用部分] 1、以高壓電弧電鍍發現，電鍍時間會縮短但也更容易與空氣中的氧氧化。 2、可發現皮較乾的蔬果，會被電弧打擊成小洞；皮薄汁多的蔬果，會被打成一定區域的凹痕；皮厚汁多的蔬果，會有一定範圍的碳化現象。 3、由電弧顏色發現柑橘科中果皮鈣離子含量大於果肉；而果皮過熟變黑反而讓鈣離子變多。

本研究利用薄型材料包含以薄石墨紙為電極、不織布為導電反射層和護貝膠膜為密封材料，並以酸鹼指示劑為電子墨水，製作具備節能特性的軟性彩色電子紙模型。透過通電控制酸鹼指示劑的顏色變化，並探討影響模型變色的變因。主要結論如下： 一、 模型不需要使用導電玻璃，並具備軟性可彎曲的特性 二、 導電反射層的結構和厚度會影響顯色的速率 三、 較小的電極尺寸有助提高顯色的均勻程度 四、 較高的電壓有助顯色的速率 五、 較高的電解質濃度有助於顯色的速率 六、 酚酞指示劑具備較佳電子墨水的能力 七、 適當厚度的去極劑能在不影響顯色速率下，有效改善氣體的生成 八、 Arduino微控制器板能應用於模型的顯色和去色控制 九、 去色時間大約為顯色所需時間的3~4倍

市面上常看到琳瑯滿目的棋類遊戲，嚮往著自己也能夠創造出一個嶄新的可行遊戲，我們決定開始行動。 新遊戲規則: 1.使用使用四種不同形狀棋子，以不同排序來進行遊戲。 2.遊戲雙方各佔棋盤上的左右或上下方，盤中佈滿6×6個正六邊形，雙方輪流下一次棋子，誰先完成連接左右或上下方，就贏得此遊戲。 3.輪到的一方無法落棋即輸。 根據我們實驗結果，新遊戲有24種不同之變化排列，我們認為任何棋子排序皆能適用四種提升勝率的法則---預留法、空洞法、雙通道法、關鍵點法，不管是先手或後手在此遊戲規則下都是「公平條件」做競爭，每回的遊戲時間不冗長，讓不懂數學概念的人也可以輕鬆上手，所以我們認為這個新遊戲的創造是成功的。

探討m對男女舞者分別穿著m種不同顏色的衣服，圍成內、外兩圈跳舞。每當他們跳完一小節後，只有內圈的舞者會以順時針方向移動一個位置來交換舞伴，如果女生排在內圈(如圖1)，那麼外圈的男生該怎麼排，才能使得排定跳舞位置及交換d次舞伴後，恰巧都有d對男女舞者穿著同顏色的衣服。我們以間隔排法探討3對、4對、5對、……、12對男女舞者跳舞時，交換舞伴的情形。最後歸納得到： (一)若(m,n)=1，則可以排出內、外圈「一對一對應」的跳舞位置。 (二)若(m,n)=1且(m,n-1)=d，則在排定跳舞位置及每交換d次舞伴後，恰好都有d對男女舞者穿著同顏色的衣服。(註：n為間隔數)

我們將太陽能發電板合併多功能充電器成為太陽能多功能充電器，並在測試與觀察的過\r 程中，發現了一些有趣的現象。\r 一、光照度是一個重要的因素，我們利用各種光源來進行測試，結果發現照度會影響發\r 電的效率及產生的電壓，照度超過7000 lux 才會有較理想的充電效果。\r 二、晴天時，充電裝置可以達到很好的充電效果，而日照很弱時，如果充電裝置一直在\r 連接的狀態下會讓電池的電力逆流，所以我們以串聯的方式加裝二極體在線路上防止電流逆\r 流，並且並聯充電電池組進行蓄電，在無光照的狀況下則可利用充電電池組的電力。\r 三、充電電池組的電池除了能夠直接使用，更可使連接的多功能充電器（4.3 V 以下）不\r 受日照影響穩定充電。一般USB 電源、手機、PHS 手機以及數位相機等電池（3.6-3.7 V），皆\r 可以完全適用於充電的範圍內。

經由親自探訪湖山水庫，了解水庫是由南投桶頭攔河堰引水過來，因無直接由河川匯集，故出水處的梅林溪有淤積的可能。再加上水庫周遭樹林砍伐，保土功能變差，進而可能導致水庫自身淤積現象發生。可能的解決方法就是利用異重流排沙。 研究發現： 1、 異重流比重越大，異重流越清楚，捲流也較明顯，有益排沙。 2、 異重流比重越大，壩體坡度越小，異重流越安定；比重越小，反而是坡度越大越穩定。 3、 在湖山水庫底土上新世與更新世頭嵙山層的條件下，以溪沙最適合當異重流的土壤。 4、 水庫水面越高，排沙越不易，因異重流位能變少，且水阻變大之故。 5、 淤積沙土高度，要取決當下水庫水面高度，並不是淤積越高越好排沙。 6、 發現排沙最適溫度為20℃。