國中組

「溫室效應」是大家耳熟能詳的名詞，但大多人對它一知半解。新聞常常會報導：溫室效應已很嚴重，專家表示，幾年之後，一些小島嶼將會被海水掩沒，極洲生物將失去牠們的土地。在考試時，題目寫著：深色及淺色對光吸散熱效果不同，所以市面上的陽傘都有固定的顏色配置；再者，我們常使用的建築材料中，哪一種最符合「吸熱慢又散熱快」的效果呢？我們經由簡單的實驗來比較，獲得淺薄的認識。日常生活中諸多現象都與熱相關，我們藉由模擬「溫室效應」來了解其原理與效應。

n 維空間的超立方體Qn其頂點為n 維空間中的點，每一位坐標均為0 或1，兩個點若只有一位坐標不同代表有邊相連。對於一個圖G，取一個點集，使得這一堆點，以及所有與這些點有邊相鄰的點的聯集，恰好為整個圖，就稱它為圖G的控制集。點數最少的控制集其點數定為圖G的(最小)控制數，記為γ(G)。我們證明γ(Q1)=1，γ(Q2)=γ(Q3)=2，γ(Q4)=4， γ(Q5)=7，γ(Q6)=12 ， 30≦γ(Q8)≦32，當n=2p-1，γ(Qn)=2n-p。

蟋蟀是常見的鳴蟲，自古以來便有『草原上的提琴手』之美稱。近年來由於人為活動，蟋蟀受到迫切的生存危機，因此，蟋蟀的聲音似乎逐漸從我們的耳邊消失。野地的蟋蟀大多只在春、夏季才容易發現，水族館卻幾乎全年販售，因為蟋蟀通常以卵的形態過冬，待氣溫回升後才孵化，故本實驗採固定濕度範圍、而控制氣溫之方式，探討高溫狀態對孵化蟋蟀卵的影響。實驗結果顯示，在 30℃~35℃之溫度範圍，溫度愈高卵的發育愈快、孵化期愈短，但是孵化率在 35℃以上有明顯的下降，可見溫度與蟋蟀卵的孵化確實有關，若打算人工繁殖蟋蟀，可於恆溫 33℃~34℃進行孵化，在八天之內得到約八成的理想孵化率。親眼見證蟋蟀孵化的歷程，可縮短現代人與大自然的距離。

學校及工業的硫酸銅廢液處理已有多種方法，然而我們研究出全新的方法，利用大理石吸附並去除水中的銅離子，不但可以使硫酸銅廢液達到放流標準，且可以回收硫酸銅晶體。我們加入氨水使溶液呈深藍色，再用分光光度計測波長590nm的吸收度，發現大理石對各種銅鹽均可吸附而表面呈藍綠色，大理石質量越大、顆粒越小則飽和吸附量越大，初始pH值不影響飽和吸附量，低溫時，吸附速率及飽和吸附量均下降。我們證明大理石吸附硫酸銅為化學吸附作用，表面藍綠色附著物為鹼式碳酸銅。我們又發現無灰粉筆也可以吸附銅離子，所以廢棄粉筆有了新用途。最後我們把已吸附銅離子的藍綠色大理石，利用硫酸洗出銅離子，經由再結晶得到硫酸銅晶體，回收率達91％以上。

蝦蟹殼主要由幾丁質、蛋白質、礦物質三種成分組合而成，重量大約各佔三分之一，本實驗以蝦蟹殼為原料，經由洗淨、乾燥、磨碎之後，再以強酸強鹼處理，分離出幾丁質，幾丁質再經高濃度強鹼反應，製得幾丁聚醣，由於幾丁聚醣可溶於弱酸，因此其應用性較為廣泛。實驗中將幾丁聚醣溶於醋酸溶液，並使用培養皿為模具，製作幾丁聚醣薄膜，探討幾丁聚醣薄膜對於不同濃度及不同pH值的磷酸鹽類的吸附情形，以及單片幾丁聚醣薄膜對於磷酸鹽類的最大吸收量，最後再以真實水體進行測試。實驗的證明可以得知幾丁聚醣薄膜在pH=5.5的環境下對於磷酸鹽的吸附有顯著的效果，約可以吸附0.154mg P /0.2g幾丁聚醣(單片)，有助於水質優養化的改善！

在國中一年級下學期二元一次方程式常見到一道題目『一個二位數的十位數字與個位數字的和為15，若將這個數的十位數字與個位數字對調位置，則所得的新數比原數小9，請問原數為何？』。類似這樣的題型有許許多多，但是都探討到四位數之內，因此我們試著將其延伸到多位數，並試著能否找到一定值，並利用這些關係加以編碼，製作數組只有我們才能進行解碼的數字，利用它來傳遞我們之間的小秘密。 本文介紹關於二位數到八位數的證明過程和結果，我們發現只要依循數字之間的大小關係及既定的運算規則即能得一定值。利用這種關係可將轉換成文字，用來編碼及解碼。

在研究期間，觀察到台灣特有的山棘蟻在辨認敵我的方式與一般螞蟻不同。牠們雖然也會以氣味來辨識同窩的山棘蟻，進而接受牠們回巢，更發現牠們還會利用視覺去辨別敵我：如果入侵螞蟻的體型非常小，山棘蟻就會放過敵蟻；如果體型較大一些但仍然比山棘蟻小，牠們會馬上前去撕咬敵蟻；而跟山棘蟻體型差不多大小的，牠們會以威嚇來驅離；而體型較牠們大的，山棘蟻會趕緊逃跑。一般人對螞蟻的認知是兵蟻和工蟻最有攻擊性，但我發覺處女蟻后攻擊性比工蟻強得多；不過，山棘蟻的攻擊方式也非常特別，如果山棘蟻跟敵蟻糾纏在一起，山棘蟻會捲起來，咬住對方的觸角或六隻腳；還有牠們是少數會利用工具的螞蟻，會趁敵蟻喝水時壓住敵蟻的頭部，使之溺死；另外在此次觀察中，還發現山棘蟻會被八角和酒精的氣味殺死，而且沾上酒精痙攣死亡後，還會傳染給其他螞蟻，這也許是防止螞蟻群落擴大的好方法。

經常會看到前方的路面像有一灘積水在那兒，但近走過去看時卻發現什麼都沒有。我們查看物理方面的教課書籍及上網搜尋資料，發現這種現象是由於地面上的空氣因溫度變化，導致光線在空氣中的行進方向偏折而產生的全反射現象，其原理與沙漠中的海市蜃樓成因是ㄧ樣的。 我們發現了高中組科展的得獎作品中，居然得到與上述完全不同的結論，就是：炎熱路面的一灘積水是由於地面的單向反射造成，並非為空氣的折射現象。這也就引發我們做此次科展的強烈動機。 從尋找地面海市蜃樓在何處，與不斷改善觀察工具開始做起，接著再與師長同學討論，將光折射的證據從1.改變觀察者位置的高低、2.溫差的影響、3.地面性質等三方面逐步探索，並以雷射光徑說明：白天地面的海市蜃樓是光折射所造成。

去年五月三十日在談文車站所發生的大車禍，據當時的報紙報導，特快車的司機發見前方軌道上停著快車時，即時剎車，但因衝力太大，火車滑行了一段距離也不能停止，而迎面相撞的。目前交通發達，車速又快，我們常常看到在路上快速行駛的汽車、機車，緊急剎車滑行留下的黑色痕跡。我們曾經驗過，在雨天路滑，或在路上踩到香蕉皮滑倒的現象。此外以鋼筆、鉛筆、毛筆寫字等都是滑動摩擦，這種滑動摩擦，在我們生活中關係很深，但在物理課程，摩擦力單元，只提到最大靜庫擦而巳。為了多了解摩擦現象，我們做此研究。

拿湯匙想舀出蜂蜜沖泡突然湯匙滑落瓶中，其緩慢下沉狀態激起了好奇心，觸發想進行\r 液體的黏度之實驗研究。研究包括：\r 一、應用不同口徑量筒，以外插法求出量筒口徑趨近無限大時小球的終端速度，避免量筒邊\r 界影響力，進一步成功地推算出液體的黏度為何。\r 二、逐一有計畫地改變了液體的溫度，從實驗數據歸納出液體黏度會隨溫度變化的情形為何。\r 三、創意設計，測量高黏滯性液體流過漏斗的時間，積極討論，建立其物理科學模型與理論\r 架構為何，以能預測液體的黏度數值，發現了從實際的實驗結果與我們所建立的理論模\r 式之黏度的預測趨勢非常吻合，誤差極小，可成功作為預測液體黏度之有效研究方法與\r 物理模式理論架構。\r 四、自製研發實驗裝置測量液體之撞到障礙物而能開始旋轉的高度以及其旋轉的週期為何，\r 並且能與黏度進行比較與討論，探討其間的關係與原因為何。