最佳鄉土教材獎

陽光、空氣、水是構成生命的三要素，人們以萬物的主宰自居，為追求生活的舒適，不斷的破壞生態，大自然在面對人類的無情也開始反撲，如：氣候異常，發生所謂的聖嬰現象。為延續後代子孫的生存空間，人類必須自我反省，珍惜有限的資源。其中水資源是我們研究探討的重點，人們飲用水早期取得於山泉水、井水，但隨著工業的發展，污染的問題越來越嚴重，廠商也發展出各類的飲水設備，其中逆滲透過濾（R0）飲水機是學校最喜歡安裝的機種，希望獲得最乾淨的飲用水。當同學們補充大量的飲用水時，那飲水機將排放掉大量的廢水，若能加以回收，應用於澆花、沖廁所....等，這樣不就更加環保嗎？因此開始規劃研究太陽能驅動飲水機及其排放廢水的再生應用。

本研究以自己設計的「壓克力池型模型」，其直徑均為50 cm 的（1）圓型池（2）16 邊形\r 池（3）12 邊形池（4）8 邊形池（5）6 邊形池以及（6）對角線長50 cm 的4 邊形池等六種不\r 同的池型，利用相同的水流速率，來量測（1）規格物體~「浮體物」以保麗龍球(直徑14.68 mm\r 0.05 克)代之、「沉體物」以玻璃珠（直徑14.76 mm 4.0 克）代之；（2）不規則物~「浮體物」\r 0.3 克的落葉、「沉體物」以小土石（14.61mm×15.77mm×10.38mm，1.3 克）代之。\r 當放流水入各種不同池型時，因池形狀的不同，則產生的水流漩渦，研究其帶動「浮體\r 物」、「沉體物」等「雜質」流動效果，藉以驗證養?魚場的「八卦池」傳奇之說。

從噶瑪蘭族童玩及風向計的轉動原理，我們製作出檢測微風的風向計。實驗分別對「尾翼」及「風車」兩部份進行測試，在尾翼部份發現將5×5cm2半圓形護貝膜材質的尾翼放在距離支撐軸8.5㎝處的平衡點，再與軸心3㎝的保麗龍球、扇葉長4㎝、寬1.5㎝、軸承長5㎝製成的風車組合，此風向計測風向的靈敏度最高，能在一般市售風速計無法計量微風的情況下，仍然能感測指出正確風向。本研究發現能讓自製簡易風向計在微風就能觀測到風向的原因，讓我們能更方便的觀測空氣的流動。

日常生活中，隨處可見被拋棄的廢鋁罐，這些廢鋁罐若任其自然分解反應，約需一百年的時間才能完全分解，是一種不易被分解的廢棄物。在這次實驗中，我們試著利用很簡單的方法來回收廢鋁罐，並探討不同環境因素（例如表面積大小、溫度高低）溶液的種類（例如酸、鹼）對明礬產率之影響及探討明礬可否有淨水之功能。結果發現影響明礬速率快慢及顆粒大小有：１冰水浴溫度的高低２溶液是否達到飽和３放置時間的長短４加入晶種。尤其明礬結晶之冰水浴溫度在－６℃時，結晶析出量可高達8.2605ｇ；硫酸濃度再12Ｍ時，鋁的回收率最好，為85.51％。另外我們也觀察得到的明礬結晶，發現它為透明多邊體型。混擬劑試驗中我們發現pH值控制在4~5之間，會產生膠體顆粒，且明礬量只要加100mg/l於染料廢液中；它的處理量就非常驚人，另一個發現明礬對重金屬(硫酸銅、二烙酸鉀及過錳酸鉀)是否有潔淨之功能，濃度分別降低原來的7.683%、3.466%及6.470%，其中我們做出來的硫酸銅溶液顏色有變淡，證明明礬對硫酸銅也是有淨化之功能。

本篇作品主要研究在兩個人或多個人在n場對戰中(例如賽馬)，其中一個人的實力處於劣勢，而處於劣勢的那個人，得到勝利的策略方法數有多少種。 如「田忌賽馬」原文中，田忌和齊王各有三匹馬，我們的目的在於找出一個演算的方法，可以求出當田忌和齊王各有n 匹馬時，田忌的致勝策略數。為了解決問題，我們利用排容原理先處理「超算方法數」及「修正係數」兩部分，最後才得到獲勝策略總數。又主要問題點在「超算方法數」，我們發現關於超算方法數的一種遞迴關係，並由此得到一般式的結論，且透過了數學歸納法證明之。除了解決原先問題外，我們更推廣此問題至其他條件或規則，例如雙方條件一樣、差 等級、限定條件或多方對戰等，並得到一些結果。

我們經過二個月的研究，獲得下列重要成果： 一、研發雨刷控制器，傳統雨刷需由駕駛人來操控，我們整合電子-機械控制的功能，當行車遇到下雨天時，控制器能提供電源操作雨刷的擺動，保持駕駛的最佳視線。 二、研發雨刷雨量感知器，如何偵測到雨量的大小及可擺設於汽車前擋風玻璃最佳位置，提升靈敏度,以增加實用性。

本作品在於探討陶笛音階變化的變因，並利用石膏粉根據所推得的原理實作出石膏笛。本研究中，我們了解了影響陶笛音調高低的變因有：(一) 氣切孔面積越大，音調越高。(二) 指孔的面積越大，音調越高。(三) 空腔越大，音調越低。另外也得到了幾個觀念：(一) 指孔開孔的位置不會直接影響音調的高低。(二) 陶笛的音調高低，和指孔開孔的數量無關，只要開孔總面積相同，音調高低即相同。(三) 空腔愈大，開孔要更大才有較大的音調變化，但開孔太大即無法吹出聲音，因此空腔愈大，音域愈小，這也是為什麼市面上的陶笛都小小的原因。(四) 根據空腔大小、氣切孔開孔的面積，可以找到指孔面積與音調的關係，即可實作出一支石膏笛。

本報告主要討論一筆畫走法數，從含兩個奇數點的直線方塊圖到皆由偶數點構成的直線方塊圖，這些圖形又可分為直向與橫向，進而推出無限延伸的直線走法數公式，研究過程中發現偶直線圖形的一些性質，然後我們將方塊擴展成平面2×N，最後導出2×N 的通氏。在推導2×N. 3×3 圖形走法數時，觀察到路徑似乎可平移，且圖形平移後走法數不變。

過去模擬漩渦的方法與真實漩渦多有差異，我們參考過相關書籍後，試著提出一些看法，並從實驗中加以證實或修正。首先我們製作三種模型，嘗試比較其差異，並找出較佳的模擬方式。觀測數據則是測量水中壓力，再輔以質性方式觀察真實漩渦的類型。經過多次實驗後，我們得到以下發現： 1.強制渦流模型：以攪拌石製造之漩渦屬於組合漩渦，內部的強制渦流中，愈靠近漩渦中心水壓愈大。段數越高，內外圈壓力差越大。 2.自由渦流模型：水流從洞底流出時，無切線方向速度的水流狀況對渦流造成的影響無法忽略，所以製造自由渦流應提供切線方向水流的源頭。 3.仿河道模型：水遇到障礙物會引發渦流，且渦流型態與水源進入方式和障礙物大小有關，摩擦力亦有影響。

「雙角轉輪蟹」外殼的兩側轉輪吸引我們投入這次的研究，翻閱專家學者研究報告和瀏覽資料後，僅瞭解雙角轉輪蟹的些許奧秘，仍無法揭開所有的神秘面紗。藉由專家提供標本和帶領實地野外採集化石，觀察印證現生標本及化石外觀構造特徵差異，驚異地發現化石背甲有菱形及橢圓型兩種不同形狀。經查閱網路資料和參觀螃蟹博物館後，發覺還有外觀和其非常相似之「同科異屬」的艾氏飛輪蟹背甲兩側也有轉輪，但在化石的外觀上卻不容易區別。本研究利用背甲殼寬與殼長的比值分別雙角轉輪蟹與艾氏飛輪蟹，正確率達89%；另外，若採用分群判別的改進方法，正確率更提高為96%。期待這兩個分類方法，可以有效協助對於這二種螃蟹化石有興趣的人做出快速且正確的判別。