生活與應用科學科

我們學校是少數有國樂團的學校，在小二升小三時，就可以參加國樂團了，到了三年級的音樂課，也開始學習直笛吹奏。在國樂團眾多的樂器中，就屬笛子，每次都是報名人數最多的，究其原因為它是入門樂器中價格較便宜的，構造極為簡單，卻能吹奏出美妙的音階。 在學習一段時間後，我們觀察到笛子粗細及長短，對聲音的高低有影響，為什麼笛子的直徑、長度或笛孔的大小及位置不一樣，吹奏出的音階就會不同呢？ 我們嘗試製作許多PVC水管笛、並分別做了不同直徑、長度、笛孔大小及位置的四項實驗後，根據研究發現，以PVC管來製作笛子，直徑較大的可吹出低音，直徑較小的可吹出高音；而笛子的長度改變，也能使聲音產生變化，長度越長，笛音是越低音的。

設計問卷調查統計國中同學使用修正帶的狀況及意見。募集廢料並蒐集數十種品型修正帶，經細心拆解，充分了解共同的主要結構功能。歸納為數個傳動環節及部件，以力矩、功率、摩擦力等科學概念由動力面向及速率面向分析其中的輪軸、齒輪、皮帶滑輪等機械裝置，設計相關十個實驗進行探究及驗証。其中最關鍵的是迫緊載帶機制及強制滑動界面的傳動探討。也細膩解析棘輪阻逆、手動緊帶、替換內帶、塗抹頭的設計，凸顯各部件的改良歷程，及許多仍待改進的重點。並比較日常生活中類似修正帶的二輪互動裝置的異同，如腳踏車、錄影音帶、膠捲底片。應用修正帶的設計，經歷反覆思索及實作修正，發展完成以簡易材料製作可持續通用一般雙面膠帶的機身設計。

風力發電的原理是利用風力吹動風車的葉片，將風力轉換為快速的動能，產生的動力可以轉動旋轉式發電機發電。首先，我依據風速與發電電壓的關係數據，製作一個簡易的風速計，作為各項實驗，測量風速的工具。接著研究，在相同的風速下，風車葉片的面積、旋轉半徑對轉速的影響，進而發現，對小發電機而言，風車葉片的面積、旋轉半徑越大，不見得轉得快。 接著再分別加裝齒輪裝置、更換較大的發電機、及合乎流體力學的風扇葉片，進行各項實驗，確實能逐步提升風力發電裝置的發電量。最後，蒐集生活中的回收材料，製作一台環保可攜式風力發電機。連接上二顆 3號鎳氫充電電池，進行充電，就可以將電能儲存起來。

有一天我和媽媽到菜市場買菜，發現有許多的攤位上方吊著許多透明的水袋。肉攤、?攤、水果攤、剉冰攤紛紛可見水袋和電動旋轉的塑膠繩。我知道利用電動旋轉的塑膠繩是用來驅趕蚊蟲蒼蠅的，但是哪些一包包的水袋到底裡面裝的是什麼東西？用來做什麼用呢？賣挫冰的老闆告訴我那是用來防範蒼蠅的？真的嗎？而且裡面裝的居然只是清水！我們請教老師之後，老師建議我們不妨做個實驗看看，於是我們幾個同學在老師指導之下，展開實驗。

本研究實驗利用磁鐵的相斥力，產生磁鐵懸浮的狀態，利用施加重量於上端磁鐵，使上端磁鐵懸浮高度下降的原理，以學校自然教室的設備與器具物品，設計組裝可量測物品重量的磁鐵秤。 在實際設計組裝的過程中，選擇環形磁鐵及圓形玻璃棒克服無法讓磁鐵維持懸浮狀態的問題；以上端1個磁鐵下端6個磁鐵的配置，製作4個相斥磁鐵組並確認其相斥力相同，以組成自製磁鐵秤；利用砝碼組量測重力大小與本磁鐵秤磁鐵懸浮高度差的關係，發現重力大小與磁鐵懸浮高度差並不是成正比例的關係。 以實際量測物品重量方式驗證，並改進磁鐵秤設計與量測方法，經實驗發現本磁鐵秤準確度與學校使用的彈簧秤相當；另依本實驗實作之數據，以EXCEL軟體找出重力大小與磁鐵懸浮高度差之趨勢線，並以此作為量測物品重量之依據，藉由EXCEL軟體有效的提升操作本磁鐵秤的準確度與方便性，最後提出相關之檢討與建議。

本次研究在於探討真偽幣的機械性質、材料特性、構造與其加工方法，並利用電子顯微鏡，觀察其硬幣之材料結構，分析真偽幣的外觀、硬度、電阻等，並找出自作偽幣的手法與瑕疵，從中探討硬幣中物理性質與機械性質的差異，因而更進一步找出能夠用來分辨硬幣真偽的方法，再利用機電整合設計出快速的測量方式。本次研究利用硬幣的物理性質，我們設計出可辨識真偽的硬幣原型機，能正確辨識真偽幣，以避免偽幣在市面上大量的流通。

日本的水果時鐘引起我們的興趣，我們試著利用廚餘製成再生電池。將廚餘分成飯、菜、肉和水果四類並將各類分成兩組（加酵母粉溶液為實驗組，不加為對照組）各取3Kg，以電壓和電流大小為基準，發現水果類的效果最佳，可做為日後實驗的來源。為避免電池中的極板晃動，需在廚餘水中加入黏稠物質，我們取高分子聚合物、洋菜粉、澱粉、海采粉和太白粉為添加物，檢驗其電流大小和保存期限，得知添加高分子聚合物的再生電池串連三個可讓自製時鐘運轉十天以上，若再加入二氧化錳做為去極劑，更可讓再生電池有效延長使用時間至二個月。再生電池在與市售電池、水果電池相較下，不但環保且能資源再利用，具有推廣價值。目前繼續改良再生電池電流過小及用途。

塵蹣可說是灰塵的隱形殺手，我們透過調查了解塵蹣在家中出沒的地點，藉由物理和化學因素對塵蹣生長情形的探討，希望獲得簡單有效的防蹣方法。在調查了十二個家庭後發現，歐洲室塵蹣和美洲室塵蹣是家中最出現的品種，以枕頭、棉被、床墊等處發現的比例最高；物理性防治方面，本實驗藉由控制光線、溫度、溼度、布料種類，得知塵蹣在低溫、低濕度和照光實驗組別存活情形最差，此外我們發現塵蹣在黃光、綠光、紅光實驗組別死亡情形較嚴重；布料的間隙如小於塵蹣，則塵蹣較不易生長，故居家環境應保持明亮、乾燥，寢具布料可選纖維編織較細緻，避免使用深色；化學性防治方面，觀察塵蹣對各種防蹣產品和清潔用品的趨避反應，結果顯示家中常用洗衣精和漂白水就有殺蹣效果，標榜防蹣的產品並非必須。

在日常生活中除了腳踏車，汽機車對於我們是最基本的交通工具，在一次偶然的情況下搭乘父母的汽車從家中開往學校的途中，途經鄉間小路突然有一輛對面來車疾駛呼嘯而過，由於對方會車時開遠燈而且道路狹窄，造成父親來不及反應而擦撞到右側的電線桿，當時大家都嚇了一大跳，慶幸當時沒有人受到傷害！當下心裡突然有了靈感，因次我們嘗試去設計一個能自動切換遠近燈的電路，並且將變數分為八種情況：白天、晚上、雨天、晴天、會車、不會車、行駛以及停止，根據上述變數共有十六種排列組合，再經由邏輯電路設計遠近燈的狀態，最終完成我們所預設的動作情形！且會車有效距離可長達二十二公尺（請參閱實地攝影檔）。

研究目的在探討如何製造不同功能性的再生紙。研究先研發一套基本製紙法，再找出較佳的處理紙模型方式，配合添加物，產生各類再生紙；並以自行研發的工具測試比較各功能性。研究發現：去水至近乾程度且加壓的紙模型乾製後紙面效果較好；各乾製法的比較在速率及紙面平滑度是熨燙法最佳；紙感則以冷凍製紙較柔順。無添加物的冷凍紙較易吸水；添加玉米粉與太白粉的熨燙紙最強韌；添加洋菜粉的熨燙紙最光滑；而添加玉米粉及吉利丁冷凍紙最柔軟。建議未來研究可繼續拓展此研究空間，探討更多不同特性的添加物製成的再生紙。