佳作

本次科展作品由三角邊形的魔方陣出發，設定規則如下；在 n 階三角形魔方陣中填入給定數字，使其三個 1n ? 階三角形數字和相等。我們得出如何從 n 階魔方陣推至(n+1)階魔方陣，與給定任意一個 n 階魔方陣，如何填出一組解的方法。遵循著三角形魔方陣的填法，我們可將其推廣在平面任意 m 邊形及正四面體上。前者，我們得到給定任意 n 階 m 邊形填出一組解的方法。後者，則是可由 n 階立體魔方陣推至(n+1)階立體魔方陣；當給定偶數階立體魔方陣時，可利用自創的圓形圖進行求解，文末亦討論了具有特殊性質點的個數。

無意間發現立體眼鏡重疊時若膠帶貼在上面會造成變色效果，於是查詢資料瞭解偏光板的原理，並展開對偏光板的研究。我們以各種貼法及不同材質的膠膜作比較，結果發現要貼在兩片偏光板之間且膠帶和偏光軸成45度角時變色效果最佳，而且以貼OPP塑膠材質看到的色彩最漂亮。為了探究變色原因我們貼上不同層數的膠帶，以數位相機拍下各種旋轉角度時的顏色，並利用PotoCap 4.3軟體將拍下的數位相片轉成RGB數值，比較兩片偏光板不同旋轉角度下光的穿透比例，結果發現在不同角度時穿透膠帶和偏光板的紅、綠、藍光的比例因膠帶的層數不同改變的幅度也不同，我們也發現這種變化和某些膠膜具有旋光性有關。最後我們應用研究發現創作出多采多姿的『七彩紙杯變色萬花筒』。

本研究一開始利用稀碘液測試食物的變色，發現稀碘液與澱粉類食物產生交互作用後會變成紫黑色，我利用此特性測試紙餐具中是否含有澱粉，結果發現餐具不但含有澱粉，還含有防腐劑，所以我建議大家多用環保杯。不僅如此，利用稀碘液和澱粉的交互作用，發現了稀碘液可以修正許多物品，如：木盒子、眼鏡、假牙等。

當人體缺乏乳糖?時，未被分解的乳糖在小腸中產生吸水作用，於是發生水瀉的情形；到了大腸更會被細菌分解、發酵，產生大量的乳酸、二氧化碳及氫氣，使人腹脹、放屁，還會使腸道蠕動過快，誘發痙攣腹痛以及腹鳴，稱之為「乳糖不耐症」。乳糖?會將乳糖分解為葡萄糖和半乳糖。我們利用尿糖試紙測量葡萄糖的含量，以進一步瞭解乳糖?分解不同乳品中乳糖之情況以及模擬消化系統中不同酸鹼質環境，觀察乳糖?的作用是否受到影響。結果發現不同乳品在添加乳糖?後，葡萄糖含量隨時間而增加，而乳糖?在模擬胃中酸鹼值為2 之牛乳中完全失去活性，無法分解乳糖。

在看不見的磁場分佈中灑下鐵粉，可以透過鐵粉的重新排列清楚地看出磁力線的軌跡，而鐵粉由亂而序的過程背後，有個看不見的力量，主導著每個鐵粉顆粒速速向前。本研究利用觀察鐵粉（分別為細粉末與粗顆粒兩種）在磁場中的排列與運動行為，探討兩個重要的物理現象：I. 磁場在通過不同介質時所遵循的折射(refraction)現象；II. 磁場分佈對鐵粉顆粒產生的磁力(magnetic force)現象。本研究以電磁鐵通電產生靜磁場。由於電磁鐵的磁導係數遠大於自由空間（空氣）之磁導係數，磁力線由電磁鐵進入空氣時，其出射角幾與邊界面垂直，形成一單純之邊界條件，因此磁通密度在自由空間中的解析值可直接利用馬克斯威爾方程式求得。我們亦導出空氣中的磁通分佈對微小的鐵粉顆粒所產生的磁力公式，發現鐵粉顆粒受靜磁力的大小與該顆粒的體積、磁通密度與磁通密度之梯度成正比，而方向與磁通密度之梯度一致。

在四年級自然與生活科技課的第一單元裡，有許多計時工具的介紹，其中最令\r 人感到興趣的就是沙漏，它僅利用自然流動的沙子就可以用來計時，而且還相當準\r 確，真是非常神奇又有趣。在觀察沙漏的外型構造與其中沙粒的流動時，讓我們有\r 一些疑問，因此設計一些實驗來尋找答案。

相剋作用是指植物在代謝過程中釋放出有毒物質以抑制本身或鄰近植物種子萌發及植株發育生長的過程。非洲鳳仙花所在之處，少有其他植物，本實驗採非洲鳳仙花的根、莖或葉之萃取液進行相剋作用之研究，結果顯示非洲鳳仙花確實會抑制小白菜與玉米種子萌發及幼苗的生長，利用多酚類染色方法得知非洲鳳仙花產生的相剋化合物為多酚類，進一步推論土壤中的多酚類會被植物吸收，進而影響植物的生長與發育。

為了找出硫酸銅加速鋅與鹽酸反應的機制，本組自製氣體體積量測系統，並設計實驗證實此系統可準確量測氫氣體積，誤差僅有1.76％。實驗發現：在硫酸銅加速鋅與鹽酸的反應中，銅離子並非催化劑，且只有可被鋅還原的金屬離子，才有加速效果。鋅片在本身可解離的條件下，可經由導線將電子傳遞至銅，使銅端產生氫氣。本組推得硫酸銅加速氫氣產生的機制如下：鋅先將銅離子還原，使銅附著在鋅上，電子由鋅傳遞至銅，再由銅傳遞至氫離子，而產生氫氣。後續實驗確認：銅是加速氫氣產生的關鍵，其可加速的原因：一、還原後的銅會附著在鋅上，形成許多孔隙，使反應總表面積增大；二、銅與鋅間只要有電子的傳遞，就可加速反應，銅的角色可能是加速鋅電子的釋放。

我們經過一連串的實驗，我們發現雙液滴碰撞會彈開與液滴的表面張力有關。當碰撞的 兩液滴的表面張力相同，則雙液滴在碰撞瞬間會黏合在一起而成為一顆液滴；但如果是兩液 滴的表面張力差距越大，則雙液滴在碰撞瞬間彈開的機率將升高，機率甚至高達百分之百。 另外，液滴在碰撞前的瞬間速率、碰撞的方式(擦撞或正面碰撞)和質量大小也將影響雙液滴 彈開的機率。瞬間速率越快則彈開機率較低，相反的，彈開機率則升高。雙液滴使用擦撞的 碰撞方式，其彈開機率較正面碰撞來的大。這幾個結果顯示，碰撞的力道越大，雙液滴越容 易黏合在一起，相反的，越容易彈開。

地處環太平洋地震帶的台灣，發生地震是常有的事，雖然科技突飛猛進，對地震的來臨仍是無法準確預測，所以要防止震災所帶來的危害，加強建築物的耐震、抗震是首要之務。本實驗以自製、簡易的震動平台來模擬地震時的橫向撞擊，測量出建築物被撞擊後的移位面積或移位量來表述其防震能力。從多次測量結果，我們得出：(一)等底面積、同重量的建築物中，以底面內角有銳角者(例如三角形)之耐震程度較佳。(二)鋼骨構造的建築物以大 X 型的斜桿拉張作用，最能分擔樑柱所承受的撞擊力，故抗震能力最好。(三)建築物在安全載重的條件下，可提高建築物穩定性，也提升了防震效果。(四)加裝阻尼器的確增加建築物的抗震力，是極佳的抗震設計。