國中組

準靜物如橋樑、火山，由於平常不輕易移動，只有在特殊情況下（如洪水、地震）時，才會發生位移的現象。因此，其微小變位如何測量，一向是科學界較少探討的題目。於是，先由光學槓桿原理著手，經過一番思考、探討，決定採用雷射光作為光源，並作了第一個實驗－－找生活中具極微小變位的東西，如轉動中的電扇、引擎發動的摩托車、被搖動的樹木等，先測試其放大效果。接著就試圖用控制變因的方法，找出平面鏡旋轉角度和光點平移量的放大關係和公式。至於物體微小的平移量之測量，則是利用柱面鏡作為反射，來探討反射點的位移與本來的平移量之放大關係。然而，柱面鏡的反射光點成像並不理想，於是用一種特製的塑膠集光鏡，又稱Fresnel Lens，將光點集中以利觀測，並且找出準靜物之微小平移量及反射光點的位移量的函數圖形。最後，嘗試建立一套光學槓桿式的「橋梁預警系統」。

本實驗探討聲波在容器內互相激盪所產生的回授現象，並證實利用聲音的回授現象可以測量聲速。研究發現： 一、 容器長度和麥克風的位置皆會影響回授音的頻率，容器底部、開口邊界處頻率較高。容器的內徑大小與回授音頻率無關。 二、 回授音頻率與容器和聲源的距離的關係圖中，出現波浪起伏的現象，將兩波峰間距離，乘以回授音頻率，會等於當時氣溫下的聲速。 三、 以閉管的回授音頻率解釋，我們測到在同一位置的頻率中，基頻與倍頻應是同時存在的，只是軟體只能顯示其中一個頻率。 四、 以測量開管中央的回授音方式來測量聲速，需再以節點數來修正才能得到較接近理論值的聲速。管子越長，節點數越大。 五、 大盆容器內的回授音聲場，頻率起伏仍有規律性。

本研究從第 53 屆全國科展「羽置今拾」延伸，以將羽毛球收集整齊為此次研究內容與目的。此次成品應用Arduino控制板、超音波感測器與紅外線感測器進行組合，並實際製作出成品。將其過去作品改良，使連桿裝置的摩擦力變小，達成快速拋起動作，並利用馬達、凸輪與彈簧的機械結構組合，使每次撿拾羽毛球的力道相同，便於研究羽毛球的掉落與集球裝置位置。利用紅外線與超音波組合，感測羽毛球將其自動拋起，且使羽毛球能夠準確地掉入自製集球器當中，完成半自動化的撿拾裝置。

奈米科技的發展可說是材料界上一個重大突破，在我們生活周遭的花草鳥獸，許多都具有奈米級構造。本次的研究在於試驗奈米溶液是否能使不同基材（棉布、水泥板、木板與玻璃）達到類似蓮葉表面疏水的功能？先將奈米溶液塗佈或浸泡於四種基材樣本上，再藉由滴水珠於四種基材上分別量取其接觸角，取得實驗數據與繪製各項關係圖，並比較浸泡過奈米溶液的棉布、水泥板、木板與玻璃等四種基材，其持久性如何？希望藉此實驗所用之基材應用於生活環境中，將棉布應用於窗簾、布沙發…；玻璃應用於窗戶、櫥窗…；木板應用於木製地板、傢俱…；水泥板應用於牆壁…等等，以「大自然為師」打造一個自動清潔的家。

翠蘆莉是野外常見、觀賞性高的花卉，其果實所迸裂的種子泡水後，表面很快出現一層白色纖維絲黏膜，我們觀察這層外膜具有高度吸水力、保濕和復水能力，以及黏性、延展力會因為強酸、強鹼而破壞，然而外膜的存在會抑制種子發芽，但其可以幫助抵抗高溫等環境以助發芽。我們進一步發現翠蘆莉種子萌芽需要光照，黑暗環境的萌芽率低於光照處理，且發芽所需天數長；接而LED紅光處理種子發芽率相較綠光、藍光和白光增加20%，發芽率高達90%以上，且隨紅光強度提高，發芽所需天數更短，而紅光和藍光處理幼苗相較白光，對幼苗型態生長、根系活力、葉片色素含量均有促進效果。

現今人們追求色彩，染料汙染已不容小覷。過去人們使用活性碳處理染料汙染，卻不能重複使用，與現今重視的綠色科學相違背，為了達到吸附後又能重複利用的目的，本研究使用廢棄稻殼製作吸附劑，並結合光觸媒，能同時吸附並分解染料。 實驗發現：使用稻殼可製作出的二氧化矽吸附劑約占原稻殼的10%；採用已磨碎、pH=0.74並加熱100度2小時(使醣類水解)、500℃燃燒2小時(燒去粗纖維)可得最純白的SiO2，對於1A、2 mL亞甲藍有最好的吸附效果(吸附率約80%/5 mg，而市售矽藻土<20%，活性碳<70%)；與同樣主要是SiO2組成的矽藻土相比，稻殼氧化矽具有不易吸水的特性；此外，實驗使用自製檸檬酸鈦製作光觸媒並與稻殼氧化矽結合，發現TiO2/SiO2=1：5時具有較佳的褪色效果但復原時間長。

課本上學到生態系的內容時 ，都是標準的擁有生產者的生態系，但對於沙岸生態系的潮汐變動與缺乏生產者下生態系統如何建立則罕見有人探討。本研究挑選北台灣海岸兩處地型，進行高潮線上有機碎屑的調查，並利用目視採集法、空拍攝影法、掉落式陷阱法及錄影記事法來解析沙岸生態系的生態關係，且用辛普森生物多樣性指數計算沙岸生態系的生物多樣性。研究結果顯示，沙岸生態系的能量來源多來自海浪沖上岸的有機碎屑，而有機碎屑也多是來自陸域生態系，洋流則亦會影響有機碎屑的組成，且防風林以及河口左右岸都不會顯著影響沙岸生態系的生物多樣性。本研究初步建構沙岸生態系食物鏈和食物網的組成，並為生態學研究的缺口，盡一份拼貼大自然全貌的心意。

我們測試出明礬在鹼性環境下產生白色絮狀沉澱。只要利用調配好的NH4Cl－NH4OH溶液加上茜素紅色素，便能經由顏色變化(紫→紅)快速的檢測出來。連肉眼都無法辨識出白色沉澱的狀態，只要一滴加茜素紅色素，就能馬上判斷這食物中是否含有明礬存在。後續建立一個標準圖表，只要拿到一個未知濃度的樣品滴加茜素紅色素，然後對照標準圖表便能推定出明礬的濃度。這樣以簡易的測量方法，讓我們可以在國中的實驗室中，以幾百元打造出來的設備，輕易測出食品中明礬添加物是否過量，也能對我們面臨的食安問題多了一層把關。而且實驗測試能檢測明礬達到0.0005M的濃度。由這樣的試劑組合，能將明礬檢測靈敏度提高到法令規定的22倍以上。

平時易見花瓣形式之水花，主要是水滴滴撞到淺薄液體時所產生，相較起厚水層的碰撞，須有較大高度才能產生水花，却也同時伴隨不必要的水柱噴濺。為單純研究水花的可能瓣數，利用淺水層相當容易產生水花，此時水花瓣數與大小有一定的數量範圍，我們分別以碰撞速率、水滴大小與薄層液黏滯性來探討影響的效應，同時發現到薄層液碰撞出的水花，與水滴在硬物上的噴濺形式有原理相似處，而透過後者的噴濺點分佈進行解釋。

在為單車找尋環保能源，我們從事回收避震動能的研究：利用簡易材料設計組裝，將避震作用時液壓往復流動所產生的動能，推動威爾斯渦輪發電，便成為複筒式液壓避震發電器。 1.控制適宜的扇葉盤外徑、葉片數量、翼面阻推點、葉片厚度、通氣比等，可以有效提高渦輪運轉效率 2. 調整發電負載所產生的阻尼強度，可提供不同程度避震強度的需求 3. 複筒式的雙向水流，可有效提高轉動的連續性 實測發現：發電負載與避震強度的相互作用，可將避震時消耗掉的動能轉化為有用的電能儲存，過程中還能達到舒適騎乘與環保無碳的目標。小兵立大功，解決能源問題，更帶來舒適與安全！