國中組

我對蟑螂的好奇與興趣從沒終止過，自從上一年做了「活化石-蟑螂的生活觀察」實驗後，更多的問題引發出我的好奇心，腦海中一直思考「蟑螂為什麼能在地球上活動三億多年成為標準的活化石」，除了生殖能力強外，牠的足及觸鬚斷了會不會再生?把它胃盲囊摘除會有何變化?牠在何溫度下進食的多、排泄的多?.....等等，都有待我進一步的研究。

透過研究漩渦的構造，並建立一個裝置來模擬縮小的漩渦，實驗當我們遇到漩渦時該如何自處才能提高獲救的機會？以及有沒有穿救生衣對我們遇到漩渦時脫離的時間有沒有什麼影響。

本研究是從數學講義上的一個考題出發，恰巧擴展了前年全國科展最佳教材獎「正多邊形母子面積比」，他們只研究正多邊形且每邊切割的比例相同，我們採取截然不同的研究方法，而且更進一步探索任意多邊形每邊切割的比例任意不同時，其子母面積比值的發展。而隨著邊數的增加，所得圖形儼然一個鳥巢狀，故名「巢狀切割」。我們從三角形做起，經歷四、六、八邊形，一直到五邊形、七邊形，並藉助GSP繪圖軟體幫忙檢驗，最後得到了通用於任意邊數且任意比例切割的子母面積比值公式，並設計Microsoft Excel運算表，只要輸入邊數與比例，可立即算出子母面積的比值！

雨水酸化現象最早是在 1967 年於北歐為瑞典的科學家所發現，但歐洲地區的雨水可能自1950年代使已開始一年一年地增酸，若以 PH 值表示，則約從過去的 6.0 降至目前的 4.0 左右，但 PH 值到達 4.0 以下亦是常有的事。一般所謂雨水酸化，是指PH值低於 5.6的雨水而言。酸性雨水降至地面，對於環境乃是一種嚴重的威脅，一般報告指出它會使土壤變酸，減低肥力；侵蝕金屬造成生銹，會損害建築物，為害木材；會傷害植物，阻礙植物生長；會使湖水、池水變酸，為害或消滅魚類；會改變土壤或空氣中的生物相，造成不平衡；另外亦可能影響動物的生長，以及人類的健康。它的影響雖是緩慢且難以發現的，但卻是全面性的，故被認為是一種近代環境的大問題。木研究是在測定與分析台灣各地區雨水的酸化的情形，希望人們加以關心、研究，並設法解決。

本實驗利用酸、鹼水溶液在廣用試劑檢驗下會呈現不同的顏色，以影像處理軟體擷取顏色之 RGB 值，將各個不同的 PH 值所呈現的顏色數據化。

為什麼常有呼吸系統傳染病如流行性腦膜炎、白喉、百日咳等流行時，醫生及父母都告訴我們盡量避免出入公共場所？所以我們想，是不是這些地方，空氣中含細菌比較多？於是引起我們幾位同學作此項細菌數之調查與研究的興趣，以滿足我們的好奇心。

過錳酸鉀在水中魔幻似的擴散，令人看到屬於科學的美麗與神秘。擴散一向被 認為是簡單的概念。濃度、溫度與管徑，是影響它的三大因素。我們的研究，設計 了四種裝置，來探討物質在水中的擴散。分別是固定式，持續滴入式，單向電錶式 與雙向擴散裝置。以固定式裝置，單純的觀察過錳酸鉀的紫色跑多快。以運動學最 簡單的「速率」定義，來探討這些變因有什麼關係，結果如下：自行定義的擴散速率=趨勢線斜率x濃度梯度→趨勢線斜率正比於溫度與管徑截面積。 這種設計，可以進一步研究溶質在水中擴散所受到的阻力：阻止過錳酸鉀擴散 的效果，鎂離子比鈣離子強，而且鎂離子濃度愈高愈好。電錶式擴散裝置，利用導 電性造成電錶指針瞬動，把所有的無色離子擴散研究變成可能。雙向擴散，離子相 撞產生沉澱，都提供了研究液體擴散的新方向。

為探討風暴球結晶變化之因，我們先對硝酸鉀、氯化銨、樟腦與其混和溶液進行微觀、肉眼觀察與X光繞射檢測，結果發現，樟腦與氯化銨構成羽毛狀晶形，硝酸鉀為羽毛間的結晶核，故三者相混和的羽毛狀晶形最為清楚。 再藉由進行多溶質溶液與低介電常數溶劑測試時所學的知識來製作風暴球，然後再對自製風暴球進行結晶因素的探討，結果發現，結晶變化與光照度、光顏色、聲波頻率、電流、接觸材質、濕度與氣壓無關，也無預測功能，只與溫度、溫度下降速率與溶解次數有關。 最後，再以甲基紅、廣用指示劑與自製色度計來改良自製風暴球，成功製造出一成本低廉、適合台灣天氣、顏色可隨天氣改變與可當作簡易溫度計的變色風暴球，為風暴球增加趣味性與實用性。

我們探討的內容有兩項主題：第一是觀察者在空氣中(疏介質)看水中(密介質)的物體，第二是觀察者從水中(密介質)去看空氣中(疏介質)的物體。這兩項主題皆有虛像位置的推導與測量，及分析觀察方向改變時虛像位置的奇妙變動。首先，我們運用簡易的數學與物理知識自創一個『虛像位置』的幾何公式，及自行設計兩種『觀測視角測量器』的工具，進行實驗測量與理論演算的工作。接著引入複雜但精確的微分公式作為檢驗自創公式的依據，最後再全面分析各種實深條件下的測量值與理論值之差距。

本報告透過以PVC管接上中音直笛頭模擬吹奏直笛的?況，?用Spectrogram音頻測試軟體測?所得結果，在管徑、前孔長、前孔寬?、氣??、溫?都被控制為常?的情況下，分別改變其管長、孔徑大小和?孔間距?研究聲音、直笛孔的大小與距?對誤差的影響，藉由孔的直徑、距?與誤差的關係，發現孔?的直徑愈小時，其誤差就愈大。但只要孔徑到達一定大小時，波長的依據會由孔中心變為孔前端，?照此規?進?。當孔之間的距?越大時，其頻?就會愈小。管柱前端效應對頻?的影響遠大於末端效應。但得到這些結果之後，我們又對直笛本身的奧妙產生疑問，於是在討?時先對調音方式進?研究，而發現在孔全蓋住的情況下，調音的效果並?大，而其餘則可藉由移動直笛上段與中段?接距?改變頻?，進?調音的工作。接下?則是討?高八?音是如何產生的，我們發現要使音高八?，必須將大拇指所按的孔改為半孔，於是?解大拇指所按的孔是讓音提高八?的關鍵，?將其取名為高八?音孔。為?要瞭解高八?音的產生，在查資?時又發現直笛發聲時內部產生的駐波並?是只有一種，其最低頻?的整?倍都可形成駐波，而最低的頻?稱為基音，決定音高，其餘決定音色，稱為泛音，所以只要讓原本的基音被?倍頻?的泛音取代，就可呈現出高八?的音。