國中組

在點綴大自然的一片詩意中，功勞最大的應該算是植物界各式各樣而又多彩多姿的顏色了。然而在這些鮮豔美麗的顏色背後，卻都隱藏了生物界某種神秘而又複雜的構造，值得我們細細的去思考探索。而在此眾多色彩繽粉的植物中，最令我心怡的便是聖誕紅這種廣為人所熟知的植物。可是我們是否想過聖誕紅葉為什麼在特定的時期內才會變色呢？促使其變色的主要因素及過程是什麼？而變色對其生理的功用和影響又是什麼呢？現在就讓我們動手一起來研究吧！註：聖誕紅（ Xmas Flower ）又名一品紅、猩猩木及向陽紅，其學名為 Euphorbia pulcherrima ）屬於大戟科 Euphorbiaceae 是落葉灌木，原產地在墨西哥，中美等熱帶地區，但在臺灣等副熱帶地區也能生長並繁殖後代，株高可達 3 ~ 4m ，葉呈卵圓形盾狀有柄約 8 ~ 1 4 cm 長且邊緣有波狀淺裂菱角。苞呈深猩紅色，披針形多數叢生於枝頂，基部著生大戟花序 l ~ 2 枚，花期約 12 ~ l 月（在臺灣而言），折斷枝葉時分祕出白色有毒汁液，繁殖多採仟插法。 研究總目的：以各實驗、觀察項目之結果，推論並說明聖誕紅葉變色現象及過程背後所隱藏的最終原因和其中在植物生理學上所代表的意義。

本研究以電子天平、電導度計、PH 儀、鹽分計等儀器，來研究由不同地區所取得的雨水，對於不同建材（石版、紅磚頭、大理石、瓷磚）的腐蝕程度、鐵金屬片的氧化效果，及不同金屬片在不同的食用鹽溶液、不同重量百分濃度，所組成的反應系統之金屬氧化反應及電化學性質。依據所測得的數據，得知以下的結果：各地區雨水的 PH 值以仁武地區最小並達到酸雨標準，其電導度最大，也是最容易造成建材腐蝕及金屬氧化。我們發現建材對於酸雨的抗腐蝕性依序為 瓷磚＞紅磚頭＞石版＞大理石不同食用鹽中，就金屬氧化程度而言，不同金屬中以鐵金屬最大，鋅金屬次之，鋁金屬第三，而銅金屬最小；以加速金屬氧化程度而言，高級精鹽最快，美味鹽次之，無碘鹽第三，而低鈉鹽最慢。

科展是蠻享受、愜意的體驗。行經山林，腦海會湧出邊坡相關畫面，真是有趣。我們從中學到科學探究的方法，關於邊坡下滑的成因，也有深入的認識。得到的結論跟既有認知有衝突，這是很棒的經驗與成長。坡度超過35度最好不要住人，更不宜開發或變更為住宅區。實驗結果顯示，終極下滑坡度35度左右，只要負載過重、地震、雨量過多或水土保持不好時，35度以上坡度必下滑。 原以為增加摩擦力可防止土石下滑，實驗發現，負載重量到某個程度之後，增加摩擦力對於防治邊坡土石下滑無效。貓纜方面，發現插上支架的岩盤，下滑角度會下降很多。另外從電視畫面看到，T16纜車支架坡度超過40度，若支架沒有深入岩盤，一旦岩層一有破碎會導致下滑。

課本第四章提及：光速是速度的極限，許多科學家嘗試測量光速。本研究利用微波爐的電磁波特性簡易測量光速。微波屬於電磁輻射，速度與光速相同。當微波爐加熱含水分又可融化的物質，如巧克力、日式棉花糖，其局部融化點間的距離便可計算出電磁波長；配合微波頻率，便可計算電磁波速度。研究過程中，得到以下成果：1. 改造微波爐運轉與電源控制機制，能測量熱點距離。可利用保鮮膜記錄熱點距離。2. 微波爐測量熱點間距離應為微波波長的一半。3. 利用巧克力測量光速結果，誤差在10%以內。4. 改變介質（巧克力浸泡在沙拉油中）會影響電磁波速度，因此波長也隨之改變。

在國中理化課本第二冊第九章我們學到了一些重要元素的性質及反應，尤其在 9 - 2 節有關鹵素的示範實驗，覺得又好奇又喜歡，它係利用四氯化碳溶劑使反應物產生各種顏色的變化來比較活性的大小。雖然動作簡單但總覺得不順手。而溴碘等之製備並無介紹，以及實驗完後混合液及餘氣應如何處理或回收並無加以指示，因此為配合政府環保政策就在老師的指導下以此作為研究的主題並加強環保之工作。

本研究是在探討影響〝水電解實驗〞的各項變因（一）探討不同材質作為電極的差異性，一般的金屬片（如 Fe、Cu、Zn、Ni 等）都屬活性電極，通電電解時，可能參加反應，而不銹鋼則因它的特性耐腐蝕，非常安定，導電性好等諸多優點，很適合做電極棒。（二）一般電解質水溶液的濃度越高，導電效果越好，電流量越大。0.75M 的氫氧化鈉是水電解實驗時最佳的電解液。但稀硫酸、氫氧化鈉二種電解液的濃度超過 0.75M 後，溶液的導電效果變差，電流量反轉下降。（三）一般而言，電極棒越粗越長，因接觸面積大，電流量會較大，氫氧生成量也會較多。電極間距越小，電流量越大。（四）電解液溫度越高，電流量越大，氫氧生成量也越多。在 25℃常溫下， H2/O2的比值最接近 2，最適合做為電解溶液的溫度。（五）電解質水溶液電解前後，正負極的 PH 值會改變，正極會減少，負極會增加。（六）針對傳統電解裝置的缺點，製作出改良式的電解裝置，使在操作上更方便，更精確，收集氣體也更安全。

在國中物理課本第三冊第十五章談到波動的性質時，有關的實驗器材只有一個水波槽，此裝置在討論波進行方向或折射等現象時，效果尚佳，但是對於波速深度振幅三者之關係及波如何傳遞就無能為力了。於是在老師的協助下，我們設計了一些實驗裝置，不但解決了許多疑難，也發現了一些有趣的結論。

本研究發現：水是地表風化侵蝕的主力，太陽（熱）、空氣其次。乾季，脊邊坡偶見以\r 土指為單位風化崩落，脊坡及蝕溝的風化不明顯。雨時，雨水點濺或水化時，合併表面沖溶，\r 以土指為單位沖擊。\r 實測發現：雨時，蝕溝沖蝕量大於脊邊坡的沖蝕。蝕溝的沖蝕量，在山坡中上段最大。\r 豪大雨時，下段會形成沖積扇。脊坡的沖蝕量最小，豪大雨時有時以較大泥塊崩落。向南脊\r 邊坡，乾季偶見以「泥裂」、「土指」為單位風化崩落。向北坡，乾時更少見風化崩落，雨季\r 沖刷較南坡大。邊坡坡度近50 度有較大的沖蝕力。\r 泥岩侵蝕，由「雨水的衝力」、「泥岩表面的坡度」及「泥岩的風化」交互作用。將來我\r 們朝「雨水的強度」、「雨量的密度」方向繼續再作定量研究。

在國中理化課本 24 - 2 電解硫酸銅溶液實驗中，當兩電極（銅片）以不同角度放置時，負極所析出的銅量將有不同，而以兩電極板平行放置時，在與正極相對應的負極面上銅會大量且很快析出，而負極的背面析出量少。由這個觀察結果讓我聯想到： 電場會不會只存在兩電極板間？而負極背面會有較少的銅，是否因溶液的流動性才造成的？如果利用電解溶液橫切面來做觀察，是否更能觀察出電場的分布？其電力線的分布圖是否較草籽實驗容易觀察及解釋？

本研究是對磁鐵同極相斥特性、磁通密度加成性、磁性材料導磁特性進行研究。由實驗發現，非金屬都不會被磁鐵吸引，但也不是金屬就可以被磁鐵吸引，如銅、鋁就不會被磁鐵吸引。另外，由實驗發現，磁鐵的排斥距離與靠近磁鐵物品的種類、形狀、大小與放置位置都有關。靠近磁鐵的鐵線越粗、鐵線排列越緻密與鐵線在4.50 cm 以內時鐵線的長度越長，越能縮短磁鐵的排斥距離。在本研究中亦發現，(1)磁鐵排斥距離與10.00 cm 長導磁材料的線徑呈線性減少關係；(2)在10.00 cm14#鐵線相距180 度下，磁鐵排斥距離與磁鐵的磁鐵的磁通密度呈線性增加關係(3)當14#鐵線長度小於4.50 cm 時，鐵線排列距180 度、90 度、45 度時，磁鐵排斥距離與鐵線長度亦呈線性減少關係。另外，由本實驗也可了解鐵線如何影響磁鐵磁力線分佈。最後，本研究選擇磁通密度為3000 高斯的磁鐵，加上磁鐵同極相斥及片狀導磁材料導磁易形成『片面之磁』的特性及水的浮力原理成功做成『上升水位監測系統』及『下降水位監測系統』，這兩個系統可應用於河川水位警示。