國中組

國二上學期進行雙氧水分解製造氧氣時，有些組別經常發生吸濾瓶內壓過大，反應液體上升至薊頭漏斗頂端，同時會有噴出來的危險景象，而重金屬錳若處理不當則會造成嚴重的環境汙染，因此我們想改良實驗裝置和使用的藥品，使實驗變得更安全又環保。我們改用氯化亞鐵為催化劑，當加入2.50毫升的雙氧水後，只需4.0秒即可收集260毫升的氧氣，其反應速率較二氧化錳的反應速率增加了7.6倍。而使用針筒結合三向閥的方式能避免混和液體噴出的情況，因此改良後的實驗確實可以取代現有國中課程中的裝置，讓實驗變得環保與安全。實驗裝置改良後測試不同濃度雙氧水的分解速率，不同濃度雙氧水與其分解速率關係圖中的趨勢線段呈斜直線，即分解速率和濃度成正比關係。

[濃度] H2O2隨濃度越高，頭髮褪色越快，表面殘留越多，張力越小；雙氧乳對頭髮的影響比雙氧水大，推測是乳狀易附著在頭髮上反應。 [時間] 1、染髮時間越短，表面殘留H2O2越多。 2、頭髮放置時間越短，H2O2表面殘留越多，六小時後會開始減少。 [酸鹼值] 中性到鹼性的環境讓雙氧水較完整反應，使H2O2表面殘留減少。 [實驗應用與推論] 1、利用濃度檢測計找出H2O2表面殘留越多時，Arduino讀數越大，其線性方程式為y = 3.0306x - 144.33 2、實驗發現較佳染髮環境是使用6%的雙氧乳，染髮過程在半小時至一個小時之間，調整染劑在中偏鹼。而染髮後在六小時內先清洗，會使得H2O2表面殘留較小且有一定的染髮效果。

碳的形式有很多種，本研究收集了各種不同類型的碳，進行多種性能試驗，結果發現：（一）碳融於水中，會釋放出鹼性物質（活性碳例外）。（二）總體密度（ｂｕｌｋ ｄｅｎｓｉｔｙ）石墨最大，其次為備長碳，最小的為骨碳粉。（三）以碘做吸附能力指標，效果較好的活性碳、木炭粉與骨碳粉。（四）相思木碳及竹碳無法導電。（五）碳會釋放出負離子。（六）各種碳的吸溼性，以備長碳較佳，但仍遜於傳統的乾燥劑。（七）各種碳或金屬在不同的電解質中，會有不同電壓。（八）以紅墨水做脫色能力指標，效果較好的是活性炭粉、骨碳粉及木炭粉，其餘效果很差。依據本研究結果，在不同的用途，可選擇最適合的碳。

本報告研究加速結冰的容器與分析結冰、解冰過程，盼以高效能結冰容器進行海水純化，幫助解決水資源缺乏。依實驗結果提出建議：1.海水前處理:(1)溫度50℃到60℃時製冰效率最高。(2)海水稀釋至濃度1%，結冰速率最快，但涉及解冰實驗後發現，濃度高低(2%-5%)對海水鹽分影響不大。2.結冰容器設計部分:(1) 容器中段與底部是最佳溫差的接觸區。(2) 細長狀容器設計為佳-上方80%絕熱區，下方20%面積為吸熱區。(3)在容器中添加與開口面積比例25%之金屬凝結棒更能幫助海水傳導與對流。(4)採用上述設計的結冰容器，其結冰效能比不設計(對照組)高出6.72倍。3.解冰部分:(1)解冰範圍對水質鹽分無影響。(2)解冰時間越末段的水質鹽分越低，時間末段80%-100%的水鹽分可作為家庭生水使用。

本研究以平面為基礎，往內做N層切割，往外再向立方體推展，探討四邊形、體進行連線切割後，所剩餘四邊形為何種形式四邊形，且剩餘四邊形、體的面積、體積與原四邊形、體的比值來進行研究。結果發現正方形切割後，所剩餘四邊形仍為正方形；平行四邊形切割後所剩餘四邊形為平行四邊形，且剩餘四邊形面積為原四邊形的(n-m)2/n2+m2，長方形、菱形與平行四邊形結果一樣，並發現以此切割法也可以用來反證勾股定律。往內做N層切割所得內外面積比為[(n-m)2/(n2+m2)]N，往外向立方體推展求得體積比為1-(n+k)/2n+2k3/3n(n+k)2。

一. 找出廣義3階魔方分5型各別計其數MA(t)，MB1(t)，MB2(t)，MC(t)及MD(t)將排和t依序由0，3，6，…到144表列此5型數量，及衍生之H(t)，M(t)，S(t)，SB(t)，SC(t)，SD(t)數量。 二.用二次函數假定或階差數列求和，推測H(t)及M(t)公式，導出S(t)公式。 三.用位元分析：(一)推出MA(t)，MB(t)及MC(t)公式。(二)掌握D型特徵，但暫用階差數列推測MD(t)公式。(三)推出H(t)公式。(四)藉MA(t)，MB(t)，MC(t)及H(t)論證MD(t)公式與(二)的推測吻合。(五)藉MA(t)，MB(t)，MC(t)，MD(t) 推出M(t)公式符合先前推測。(六)附帶推算SB(t)，SC(t)，SD(t)公式。 四.討論延伸至4階魔方的作法，並探索用3階建構6階及9階。

為探討阿基米德螺旋汲水器汲取淤泥的效果，我們設計出四組長為50 公分的螺旋，分別以螺旋內外半徑比、葉片數、裝置傾角、泥水比例和轉速為操縱變因，進行實驗。 實驗結果顯示，螺旋內外半徑比以 1/2 的汲泥效果最佳；葉片數以三葉片螺旋的效能較高；汲水裝置傾角則是傾角愈大汲取量愈少；泥水比例以泥水比為 2：1 的汲取量高於泥水比 1：1 的；轉速以120 rpm的汲取量優於60 rpm，且能突破傾角 40° 無法汲起淤泥的限制。 實驗中亦發現，只要水位高過螺旋前端的第一個腔室，即可順利汲取泥水；以汲泥效果最佳的數據估算，每24小時可汲起8公噸左右的淤泥。若利用本實驗成果進一步研發，有望成為在水庫積淤區域進行抽淤的利器。

蠅虎獨特的視覺構造一直是動物生理學有趣的題材，Nagata在2012發表的研究（參考文獻一）指出蠅虎有可能是利用不同色光折射角度不同來判斷距離。去年我們發現（參考文獻二）眼鏡黑條蠅虎（Phintella versicolor）在單一色光下的撲食表現與安德遜蠅（Hasarius adansoni）有差異。眼鏡黑條蠅虎在綠光下的表現不佳，而在藍光下才能夠有最佳的撲食表現。我們採納了去年評審的建議，改進了研究過程，並且將平地灌木叢中也很常見的拉邁宇跳蛛（Cosmophasis lami）加入研究當中，以期能夠更加地了解不同色光對蠅虎撲食的影響。我們發現，眼鏡黑條蠅虎和拉邁宇跳蛛在純綠光環境中表現都不如預期，而三種蠅虎在純藍光環境的表現都與白光環境差異不大，我們猜測藍光或許才是適合大部分蠅虎進行撲食的色光。

在本研究我們分析出魏碑前後期的幾何差異，再與草書、楷書、行書、隸書等各種字體進行幾何的比較。發現楷書分別影響魏碑前期及魏碑後期，但魏碑前期及魏碑後期的特色卻大不相同，而魏碑後期字體特色更與草書相似。我們利用Font Creator開發「魏碑前期字體」供Windows使用者使用，除了將碑文留存的字庫進行數位典藏，並把未在歷史上保存的字按照數據復原模擬造字。我們還以Labview撰寫程式讓利用機械手臂模擬書寫，試圖以幾何意義與力學的角度去探討魏碑體前期為何歷史上僅存在短暫的時間。我們發揮在數學、自然、國文、藝文、資訊課堂所學，讓書法美學進行數據化以及墨跡再現。本研究是中小學科學展覽中第一個與書法相關的研究，也是少數與人文結合的科學探究作品。

在市面上，我們時常見到像透明塑膠袋、透明背包和透明鉛筆袋等，使用塑膠等穿透率高的材料所製作而成的商品，而每一種顏色和其厚度對穿透率及反射率的影響也很高，因此在這次的實驗中，我們定義新的照度單位Arduino，並且將探討顏色、厚度與穿透率、反射率的關係，利用不同顏色的塑膠袋製作出不同厚度的塑膠膜，並黏在挖空的厚紙板上，找出常見塑膠袋顏色、厚度其穿透率、反射率的高低，並且藉由其反射率的規律關係，藉由量化的結果，協助色盲或無法辨色人士辨識顏色。