理化科

依據我們現在所讀的國中自然與生活科技教材內容「氧氣製造及反應速率」，研發出一個緊急供給氧氣的裝置，來幫助逃生。透過不同氧氣製造的實驗，利用排水集氣法量測產生氧氣的流量，尋找最快速產生氧氣的方法。依據實驗結果，我們發現利用雙氧水加二氧化錳做催化劑，所得到氧氣的成效最好。因二氧化錳在一般家庭中不易取得，我們又從實驗中發現從冰箱中容易取得的紅蘿蔔丁做為催化劑，也可以快速的產生氧氣。又經稀釋水質與容器材料的測試，最後我們依照上述有利條件，組裝了一個可隨身攜帶的簡易氧氣製造裝備，當緊急需要氧氣時，隨時可以派上用場。

我們對『磁浮列車』、『磁煞車』一直都非常感興趣，也知道電磁感應的原理，但是無法親眼看到總是覺得有些虛幻不切實，『磁』真能有那麼大的力量嗎？老師告訴我們科展有相關的作品可以參考，但是他們都是做「自由落體」情境下的磁浮現象，這在日常生活中不太容易體會，我們的活動都是在平面或斜面上呀！因此我們決定研究磁珠在斜面上運動時的變化，讓眼睛可以看得到電磁感應的影響，再進一步改造滑車設計並利用打點計時器紀錄運動軌跡以模擬並了解『磁煞車』的效果！我們利用數位錄影機拍攝磁珠在非鐵金屬管中運動情形，再運用會聲會影編輯程式分析其運動情形，以了解磁珠在不同金屬管中感應生成的渦電流強弱，實驗發現導電性較好的紅銅管，對磁珠所造成的磁阻較明顯。磁珠磁場愈強、金屬管口徑愈小、長度越短，皆利於渦電流產生，而金屬管的傾斜角度越大，磁珠滾動速度加快，也會使感應產生的渦電流變大；磁珠在凹槽鋁條上滾動時，也有減速的現象，顯示非封閉式金屬管也會有感應電流的產生，而且磁珠最後以接近等速度的運動形式滾下；最特別的是，磁珠在不對稱的L 型鋁條上運動時呈現不規則的弧狀或旋轉軌跡，使磁珠的運動速度特別慢。最後，利用渦電流磁阻效應原理設計台車的煞車系統，用打點計時器紀錄運動軌跡，再分析其運動情形製成圖表，發現的確具有減速效果，但因時間不足尚有部分實驗須再補充以得到更具體的數據。

7-11 便利商店所贈送Hello Kitty3D 磁鐵的影像會依旋轉角度而成為動態的影像，很吸引我們的注意，和老師討 論之後，我們很想知道光折射原理如何在 HelloKitty3D 磁鐵上面運作著。因此我們收集這些磁鐵，拆解它們加以觀察，努力 的收集資料，然後以圓玻璃棒設計實驗來實現各種圖形的變化，並測出入射角、折射角，再計算出折射率，和查得玻璃的折射 率對照，以驗證實驗方法的對錯。希望能由此研究，可延伸出作為一簡易的 測量透明物質折射 率工具及方法。以我們的實驗方法教同學們用此過程來製作動態的影象，吸引同學們能將理化融入生活中而學以致用，並創意的用為家裡 的裝置藝術；必能在應用時能更明白光學原 理，了解以「學中做，做中學」為學習理化的最佳方式。

利用電解質水溶液的導電電流大小來判定酸鹼中和的當量點。研究過程中發現若未固定碳棒面積，則影響導電電流大小的因素有加入已知濃度酸（或鹼）的量以及碳棒的接觸面積。於是我們改良實驗裝置將碳棒面積固定，發現所得結果與酸鹼指示劑比較，更能精確判定當量點，且準確度與pH儀相似。我們也探討兩極深度、兩極距離、外加電壓對導電電流的影響，以及不同濃度和不同種類的酸鹼中和對實驗結果的影響。最後，由於酸鹼中和是放熱反應，我們也利用水溶液的溫度變化來測量酸鹼中和的當量點。

本實驗主要目的是為了瞭解影響複擺運動的因素。實驗中分別以擺長、質量和擺角為操作變因，利用馬錶及電腦測量複擺的週期。在小擺角10度以內，複擺具有等時性，擺長的平方根與週期成正比，質量對週期沒有影響。較大的擺角對應較大的週期。電腦配合滑鼠測量複擺的運動軌跡，顯示擺動大小受阻力隨時間遞減，末端處的運動可近似地視為簡諧運動。此外我們對複擺進行強迫震盪的實驗，當強迫震盪與複擺的自然振盪兩者的週期相同時，擺動大小不會隨時間遞減反而有略微增大的現象、當兩者的週期不同時，複擺的運動軌跡變得很不規則。實驗結果說明當發生共振時，複擺本身能從外界獲得能量、而非共振時，其運動會受到干擾，無法有效地從外界獲得能量。

本實驗以簡單之設備探討出最佳電解產氫速率條件，經實驗發現：不鏽鋼做為電極之效果比碳棒好、電極形狀以能與水溶液接觸面積愈大愈好，我們以不鏽鋼線捲成花捲狀作為電極效果最好、氫氧化鈉水溶液濃度在小於0.7M時，濃度愈大電解速率愈快，超過0.7M時不再增快，因此0.7M氫氧化鈉水溶液最佳、另外我們也發現電壓愈大電解速率也愈快、而溫度的影響則是?度愈高速率愈快，溫度每升高10℃電解速率增加效率約10％、最後我們在電極旁外加磁場，發現會造成電解速率變慢。

將大小不同的顆粒放入容器中，一般而言經過搖動後大顆粒會浮出，我們發現上寬下窄的容器經上下搖動，大顆粒則會下降。而當浮出物顆粒較大、密度較小時，浮出速率較快。將米和沙分佈在一個長條軌道上，左右搖動，會出現一節一節的分離現象，每ㄧ節中的排列則是細沙在中間，粗沙在其兩側，米粒分佈在最外層，整體像疏密波一樣，也是顆粒對流作用的結果，且依搖動的振幅不同，所產生的節數也有所不同。

「科技始終來自於人性」一句耳熟的廣告詞，人們為了生活的方便而快速的發展科技，但地球環境卻付出了嚴重的代價，藉著本次的科學展覽，目標是製作出一個理想的發電裝置。本實驗決定以電磁感應為原理來製作模型，再透過種種討論畫出微型化的設計圖。針對線圈數、軸心、場磁鐵等實驗變因對感應電流的影響，找出最佳值作為本實驗的模型基礎，再應用於浮標，有效利用發電裝置所產生的電能使浮標上的LED燈亮起，做為警示用途。使用替代性能源是最近流行的議題，進行這個實驗時，正是地球暖化危機籠罩的時候，使用浮力發電是全無污染的發電方式，不會產生二氧化碳或其他溫室氣體，最後，將發電裝置、蓄電池、LED燈等串聯以立體模型呈現。

本研究是探討抽煙對維他命C 的影響，應用國二自然課「酸鹼中和」單元中，「酸鹼滴定」的實驗，測定抽煙前後溶液中維他命C 的變化，印證抽煙者體內維他命C 的含量會降低，會導致身體的病變，進而提醒大家遠離煙害。

一般人總認為磁場的產生是由於電子移動而產生，因此認為只有在電器用品附近才會產生磁場，而忽略的事實上電池也可經由電解質溶液而傳導。因此本實驗在探討電解質溶液中離子的游動是否也可以產生磁場，而由離子產生的磁場是否也會跟電子移動時產生的磁場一樣符合安培定律，結果發現電解質溶液也符合此定律，但電解質所產生的磁場其所受的影響因素還包括濃度、液體中有雜質等因素，而且產生之磁場會慢慢消失；跟由電子所引起之磁場不同。