國中組

在「陶哲軒教你聰明解數學」這本書以及第52屆全國中小學科學展覽會國中組數學科「游泳池追逐戰」中，曾討論了師生在泳池中及池邊的追逐，但只有假設學生沿幾種固定路線前進，未討論為什麼選擇這些路線，也未提到師生之間的策略動態變化。本研究以師生兩人都能知道對方想法為基礎，一層一層發展出新的師生策略，並引入賽局論的觀點，最後找到本問題的師生最終路徑，以及勝負決定速率n。除此之外，我們將泳池從正方形推廣到任意正多邊形，找出可能的最佳路徑。

本研究延續上屆台灣東部海岸鐵砂與磁鐵砂含量分析，於2022年9月至2023年4月進行，目的是希望透過親自動手操作以探討東部海岸鐵砂煉鐵之可能性。 經文獻探討得知，花蓮崇德有煉鐵遺址並參考十三行博物館之煉鐵方法，於是進行13次實驗，實驗於每週2小時之獨立研究課進行，受時間限制，採分階段實驗，初階實驗：熟悉煉鐵觀念及實驗操作，進階實驗：探討碳粉及鐵砂之較佳比例，高階實驗：實際模仿十三行博物館建窯煉鐵。 研究發現，台灣東部海岸鐵砂（含崇德海砂），經冶煉後，都可得有金屬光澤之鐵球及鐵渣，並對比地質圖，東部海岸以火成岩為主，崇德地區屬花岡片麻岩及綠色片岩區，都含鎂鐵等重礦物，可見東部海岸鐵砂煉鐵值得進一步調查分析。

本研究以手邊可得家庭五金材料，自製簡易精油萃取機，以不同冷凝方法和機體結構，架設有效自製精油萃取機。不同於傳統畢氏冷凝法及水冷式冷凝法，自製風冷式冷凝裝置在機體上方設計小進口通入冷風，以鋁箔紙包覆不鏽鋼油漏形成冷凝夾層，應用氣體自由膨脹原理達最佳冷凝效果，萃取效率較市售裝置提升16%，但價格為1/10。以茶樹精油進行自由基清除測試及抑菌能力評估。實驗結果顯示，自製茶樹精油抗氧化力較市售精油高19～27%。抑菌測試可知，自製茶樹精油濃度100%組別，抑菌效果為75%乙醇之4倍。本研究研發之自製精油萃取機，可供一般民眾架設家庭簡易萃取裝置參考。

本研究以兩枚光柵（600條 / mm）、一0.5mW藍雷射光（450 nm）、兩台手機錄影偵測，搭配3D列印，利用自製螢光及吸收雙功能光譜儀，可迅速監控葉綠素的存在或分解，其中吸收光為排除雜訊，以光柵讀取450 nm的二次（second order）光，以Tracker軟體將光譜照片數位化。偵測一滴油30 μl的橄欖油的及時螢光光譜配合二次吸收光譜，分析2種品牌橄欖油中葉綠素遇熱分解過程，發現橄欖油中葉綠素遇熱呈現兩階段式分解。透射二次光隨溫度變化曲線，可用指數函數表示，揭示B牌橄欖油中葉綠素的熱分解係數僅為A牌的 (31.9/87.8) = 0.36倍，加熱到200℃保有21%葉綠素。橄欖油中的油提升葉綠素及類胡蘿蔔素的降解溫度。即時螢光光譜，顯示95℃時，A牌橄欖油中葉綠素含量是B牌的6倍。

台灣原生種小紅黑馬陸棲息在潮濕腐質土。齡數愈接近成蟲，棲息土壤的位置愈深。喜愛棲息在落葉層下的腐質土，呈叢生分布。成蟲有正趨地性、負趨光性。隨齡數增長，複眼避光程度漸增。成蟲對水的耐受度較幼體高。馬陸遇乾燥性粉末會迴避，對具刺激味道的植物較不會迴避。驚嚇時身體捲曲呈圓環狀或出現排泄行為。成蟲不會因土壤震動而從土壤中外出活動。成蟲發生期在夏初，喜愛食用腐爛的水果。步足數目＝（體節數） Ｘ4－18。族群中雄性占19.8％，雌性占80.2％。夏末時交配最頻繁。眼為複眼，幼體五齡前，單眼數目的三角形底邊與齡數有規則關係。幼體期約一年，蛻皮八次後為成蟲。族群的生存曲線屬於平均死亡率型。蛻皮前體色變淡，呈螺旋狀蛻皮。

科學家們研究出阻尼器用來減震，但未固定圓底的裝置容易晃動卻較少研究，本研究用力矩和能量原理探究在阻尼器能防圓底震動的效果。我們雷切壓克力板製作出半圓，再用3D列印印出阻尼球，改變施放角度，擺長，擺重，並透過Tracker分析移動軌跡，進而計算週期T、對數衰減率log decrement、角頻率ω、阻尼比damping ratio、指數衰減率α、Q、阻力係數r。研究結果發現模型晃動後，仍符合指數衰減，阻尼球可以降低合力矩，亦符合類簡諧運動（合力矩和位移相關），而擺長對減震效果有限，擺重則因有慣性，效果也有限，我們提出理論模型來解釋上述現象。未來可持續嘗試類簡諧運動模式，擺錘重量的影響，水中複雜運動的模式。

衛生福利部宣導75 ％酒精能預防新冠病毒，但頻繁使用酒精卻易造成手部乾裂，因此本組利用酒精浸製金銀花、烏龍茶葉、桂花、柚子皮等製成酊劑，再混合羅勒籽及奇亞籽所提取的成分，研發具消毒暨護手雙效的酒精性乾洗手液。經過pH計、UV粉及蘋果抗氧化測試顯示，本組所研發之乾洗手液呈弱酸性，與皮膚酸鹼值相仿，且具有抗氧化與抗紫外線（防曬）的功效，比一般市售產品效能更高。此外，本組意外發現果膠混合液能製成風乾膜有效對抗紫外線。總結本組研發之多功能乾洗手液除了具有天然保養之功效，還能讓果皮產生環保效益，極具開發之潛力。

生物課中學到，能利用本氏液去測溶液中是否含有葡萄糖，促使我們想進一步測量溶液中葡萄糖、果糖的含量，於是我們利用葡萄糖、果糖結構中的醛基具有還原性，在鹼性條件、100℃的熱水浴中加熱10分鐘，能將黃色雙硝基水楊酸還原，產生紅棕色的3-氨基-5硝基水楊酸，並利用自製的簡易光度計去定量溶液中的葡萄糖、果糖，其光源是採用540nm的綠光進行量測，並製作葡萄糖、果糖的檢量線，葡萄糖和果糖的檢量線線性指標分別R2=0.9918、R2=0.9925，顯示具有良好的線性關係，此外，本研究中各個變因最佳化的過程中，葡萄糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間，果糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間，實驗結果具不錯的再現性，為一個便宜、快速、準確、可靠定量方式。

我們利用一般裝潢使用測量距離的雷射測距儀，配合理論推導，自行設計實驗方法與步驟，成功地精確測量各種水溶液在室溫下的折射率。透過我們的實驗方法與高中光學插針法測量液體折射率的實驗比較，測量誤差比插針法得到的實驗結果小一個數量級。我們還利用此實驗方法精確測量不同濃度的各種水溶液之折射率，探討折射率與濃度之間的線性關係。我們更進一步測量雙溶質水溶液與不互溶的兩液體，發現其折射率皆具有線性疊加的關係。

耦合振盪的現象最早由物理學家惠更斯從鐘擺的振盪發現，本研究探討之耦合擺現象即為耦合振盪現象。實驗在長線上掛上兩條細繩，兩繩分別掛上同質量砝碼，再分析耦合擺運動軌跡；分析得一擺擺動振幅增大時，另一擺則會減少。藉改變兩擺間距和擺長發現：兩擺間距影響兩擺振盪週期，兩細繩同長時，週期隨擺長規律增長。在不同數量的擺中，三擺和五擺透過改變多擺的擺長排列方式，發現各擺間的能量會有不同的轉換，規律因此各自有異。除此之外，我們發現彈簧對振盪的影響與棉繩相似，磁鐵在同極和異極時皆呈現明顯左右規律地晃動情形，振盪軌跡和無磁鐵時不同，振盪週期也會變長。上述變因對耦合擺在各擺間的能量轉換有關。