第19屆--民國68年

從前學習過「水的浮力」。記得課本上有記載「科學家告訴我們：任何東西放在水裹，都要受到水的浮力。但是，只有比水輕的東西，才會浮上水面。」這段話我們也討論過”鐵船會浮”是因為把它的體積改變得很大，使得它的重量比同體積的水輕，超載的輪船會發生危險，潛水艇要下潛時，就要把海水引入艇內的水櫃裹等間題，感到很有趣。但是對同體積的重量，浮力等關係，自己覺得好像懂又好像不懂，現在學習過「物質」的性質，在實驗中認識一些液體，於是想起對「液體的重量和浮力」的問題，做深入的探討，所以就由我們少年科學研習會的同學，共同做實驗。

去年哥哥參加聯考時，每天都很用功地做功課，他在做功課時，總是把耳機套在頭上，奇怪！哥哥怎麼一邊做功課，一邊聽音樂呢？仔細一看，他的耳機並沒接在錄音機上，哥哥告訴我說：「他並不在聽音樂，掛耳機是為了防止外來的雜音。」他把耳機拿下來，我看到耳機裡面塾了一塊厚厚的泡綿，我說：這泡綿做什麼的？哥哥說：這可以加強隔音的效果，我覺得很好玩，找了很多質地不同，厚度不一樣的東西，剪成橢圓形，分別遮住兩邊耳朵，果然有些束西隔音效果很好，有些東西效果很差，但是沒有辦法很正確的分別效果的好壞，所以我們就作了「什麼東西隔音效果最好」的實驗。

自從去年十二月十六日突聞美匪建交這則令人義憤填膺的消息後，舉國上下，憤概激昂，掀起了愛國捐獻運動，在全國同胞紛紛踴躍捐輸下籌集了一筆相當可觀的國防建設基金，其中有些人慷慨解囊的表現，真令人感動。在讀了報上這些報導之後，使我們聯想起最根本的救國之道，還是在發展國防科技”因為花費昂貴的代價向別國購買飛彈飛機，終非長遠之計，我國原是優秀民族，國人的智慧才能絕不輸於別人，我們應該可以培育大批的科技人才，而科技人才的培養，需要從小紮下良好的根基，而且本校位置特殊，正處於台南機場航道上，為飛機必經之地，每當飛機飛過時，許多兒童不由自主的舉頭仰望，眼光中流露出十分嚮往的神情，腦海中也許會想：飛機是怎樣起飛的呢？它又怎能這樣自由自在的在天空飛行呢？勞作課上到模型飛機的製作，學生們總是興極盎然，但是做好的飛機無處試飛，又怎麼知道它的性能如何呢？在一次偶然機會裹，由於閱讀一本飛行雜誌，發現航空界先進們以風洞來測量機翼的升力，以致興起製作一簡易風洞的念頭，打算利用團體話動時間來引導對科學活動有興趣的孩子們，去研究這類問題。

在秋季時老師帶我們到郊外去旅行，我們在草地上打滾，追逐以及吃水果時同學們的衣服上著了許多花、草、果汁的顏色我們想利用各種液汁來染紙，染布是一件有趣的事，我們就開始研究學習。

從生物學上，我們知道澱粉可以經由唾液中酵素的分解而成為簡單的糖，我們也想知道胃液中的鹽酸除了殺菌之外是否可以幫助澱粉的分解？在化學第三冊我們剛學過酸的水解，於是我們請教老師胃液中鹽酸 PH 值人約多少？胃酸是否可以促進澱粉之水解？如果不能，那麼鹽酸的濃度要多少才能使澱紛水解為糖？除了酸的濃度之外，有沒有其他可能影響澱粉水解之因素？因此我們設計了以下實驗。

學習了力學之後加速度及能量的問題不停的圍繞著我們，但課本中所有的力學實驗大都由於計時裝置的不夠精確，而無法很完整的來滿足定理的要求，因此在寒假期問我們幾個同學換在一起，企圖自己設計出－套準確的計時工具和力學實驗裝置，來驗證課本中所告訴我們的力學性質。在計時工具方面，水鐘車以及微量天平的裝置，給了我們不少的啟示。加上電磁鐵的瞬間開關，我們終於設計出一套可以計時到千分之一秒以內的計時工具了，在力學裝置的儀器部分，我們想藉由二粒鋼珠在空問碰撞的相對位置關係上，找出運動學中所必須遵守的法則，進而探討位能與動能的轉換以及摩擦力所發生的效應：這樣我們不但能更充分的瞭解了課本中所斂述的力學原理，進而在自己動手的原則下，達成了學以致用的目標，並且在做過實驗後所得到的完整數據及資料中，我們又得到了豐碩的討論題材，從這些題材中，所獲得的寶貴知識，不但在開始時出乎我們的意料之外，其結果也確實讓我們興奮。

兒童可以說是道地的實證主義者。凡事他們都希望能以自己的方式求得證實後，方肯罷休，即使是數學上的一些定理、公式，他們也都不肯就囫圇吞，很需要透過他們的行為，如：看、操作、計算等印證過後才能接受，學習也才能牢固。圓面積的求法，素來都是把圓等分後併合為平行四邊形，而以半徑 × 半周再演繹為半徑 × 半徑 ×3.14 的方法教學。是否有另外突破傳統的，更 具體的，更直截的求法來滿足兒童的需求呢？

當我們由課本的理論及他人所作的實驗分析，我們知道了重力加速度，但當我們想求取「重力加速度」時，才發現並不是很容易的一件事。這促使我們有無論如何要克服技術上的困難，使每個人都易於操作，並求取更精確數值的決心，因此設計出實驗(C) 之測定法。在約半年前，剛接觸到物理，使用電鈴型計時器，以測量運動物體的運動狀況，我們就想到以此簡單的裝置來求重力加速度，但因電鈴型計時器的不穩定，以及紙帶與計時器或其他的摩擦，使實驗結果與公認值出入甚大（參考後述實驗 A )，若落體在短距離內的運動確為等加速度運動，則任意相鄰兩時距的位移差應相等，結果不甚理想，加以分析紙帶亦稍嫌繁冗，因此為了觀察短距離內的落體運動，是否為等加速度運動，才設計出實驗(B) 予以證實。寶驗(C) 原理簡單，操作容易，且每個有興趣的讀者皆可自己動手製作此裝置，實驗結果已使外力影響達到極限，希望我們提出能引起大家的興趣，並共同追尋科學的新發展。

每次到濁水溪溪底採集，常常看到各種不同的瓢蟲，牠們的背上有著笑麗的圖案，大家都很喜歡。牠們到底有多少種？棲息在那見？牠們的食物是什麼？在那個季節出現最多？背上的圖案怎麼來的呢？我們為了採討這些問題，在老師輔導下，展開了有關「瓢蟲」的研習活動。

國中化學第一冊第三章第三節，空氣與人生的關係，提到了有關空氣之組成，氮 78 %，氧 20 % ，氫 0.934%，二氧化碳 0.03%，及微量的其他稀有氣體。人呼出的氣體，能使石灰水 Ca(OH)2混濁，而空氣比較小容易使它混濁。這足因呼出的氣體中，有一種叫做二氧化碳的氣體存在。這種氣體對人無益，但植物都需要它，才能使大氣中的空氣保持恆定……等。但課本未曾談到二氧化碳的濃度應如何來瀾定，同時亦未曾介紹我們人類所呼出的二氧化碳濃度比空氣大幾倍？而且用什麼方法求出大氣中合二氧化碳為 0.03 % 呢？於是同學們便開始設計實驗，始有簡易二氧化碳測定器（簡稱大埤國中測定器）之產生，藉此科展的機會，就教各位先進名家，賜給我們寶貴的知識、經驗，好作更進一步的研究及改進，並加以推廣，造福人群。