第一名

拿幾個圓筒（或球）在一個斜面上滾動，您想，那一類的圓筒（或球）能滾得最快呢？重的或輕的？長的或短的？空心或實心的？粗的或細的？鐵的或鋁的？上面這個頁驗非常有趣，可媲美伽利略在比薩斜塔做的自由落體實驗，也正是小學五年上期自然科學實驗教材”圓筒的滾動一所要探討的。

(一)暑假參加科學研習，教授讓我們實地操作，來暸解一些物理現象，讓我們感到興趣的是有關波動（振動）現象，如( 1 )藉由示波器而瞭解聲音振動的週期性和二維簡諧振動。( 2 )梅爾得實驗：藉電振音叉與繩的振動而瞭解駐波與共振原理，其中波速的計算還是由一個我們不瞭解的公式 而得。因為我們只瞭解 v = fλ以求波速。 (二)在物理課本分子模型中讀過一個模型：粒子周圍都有 6 個粒子，且其間引力以彈簧相連接示意，我們想知道該粒子到底是作何種運動？ (三)由以上研習營的活動和設計實驗，我們決心自行設計一個新的機械式的振源，又能改變振動的振幅，又能改變振動頻率的振源，又能直接測量頻率，來進行一連串的振動實驗。

我們發現有些水溶液結冰後會推擠溶質到中央匯聚成顏色較深的區域，但有些溶液卻不會，到底是什麼原因造成此現象的差異？於是我們操縱各種變因來觀察它們對溶液結冰時溶質匯聚表現的影響。 實驗發現並非所有的濃度都會匯聚；不同溶質的匯聚情形也不同；溶劑所含雜質越多匯聚效果越差，且結冰後氣泡分布也各有特色；上下等寬的容器呈角錐狀匯聚，下窄上寬的容器則為柱狀匯聚；先結冰的地方會推擠溶質到後結冰的地方且結冰速率越慢匯聚程度越好；最後我們利用保麗龍包覆+重力方向來控制結冰順序使冰晶推擠力達到加倍的效果，再透過自製離子濃度檢測器發現冰塊中溶質匯聚區的濃度並非均勻一致，而是依結冰的順序而有低、中、高的「濃度梯度」現象。

我們為什麼要探討波浪與潮汐呢？開始的時候是因為國中物理課本第三冊，介紹有關波的現象（折射、反射、繞射）引發了我們的興趣，同時學校舉辦南部平業旅行看到南台灣風光明媚的香蕉灣，海面所產生漣漪的波浪，更增強了對海浪的深一層認識。其次抱著對浪本身的特性，就科學的好奇心所引起的求知慾，促使我們嘗試製作一台波浪槽，藉看簡單的設備和裝置，解決有關波浪與潮汐的問題，以擴展地球科學教學方面的知識領域。

去年，我研究蟾蜍，得到不少新鮮的知識，也認識了蟾蜍的種類。不久前，我在植物園發現一種蟾蜍，外型及習性與台灣盛產的黑眶蟾蜍相比有相當的差異，查遍了有關文獻都找不到確切的描述，懷疑可能是個體上發生變異造成的，本研究即利用其生態、型態的變異，來探討其種間變化特例。

我的研究工作有三項重要成果：第一，根據物理學的彈性體振動模型發現：主動脈硬化的定量分析可由測量主動脈相對於心臟運動的延遲時間明確得知，且可用臨床使用的心臟超音波儀器直接進行測量，同時上述之延遲時間確定可由體外的胸前超音波掃描（TTE）準確測得，免除受測者的不適，及避免副作用，使得此一新方法更具方便、普遍的優點。第二，由自製的「彈性體模型」所得數據與由超音波影像所得結果相吻合，且流體的黏度不影響延遲時間，印證此新方法是可靠的。第三，本方法與臨床用的血管造影術、血管脹縮速度測量；及醫學研究用的 WK Model做比較，發現此新方法具非侵入性、能早期診斷、能定量分析、不需接觸病人、鑑別度高、可分辨性等優點，值得推廣。

在整個研究中主要是利用自製儀器來完成實驗，並運用光在三稜鏡中的折射情形，來推論凸（凹）透鏡的聚光情形。在研究一中，利用回收的環保材料重新改良理化課本中凸透鏡成像實驗。使學習者清楚瞭解實像的觀念，即使外界光源較強時均可清晰成像。並利用國中數學相似三角形的概念，推導出 1/p+1/q=1/f 之成像公式。接著運用研究一的儀器加上多次改良的自製凸透鏡，並改變透鏡內水量的多寡，藉以改變凸透鏡的凸出程度，結果發現焦距愈小時像距愈小。實驗過程中對於漏水及薄膜材質的處理使我們得到很大的成就感。最後研究三的構想源自在進行理化第六章水壓觀測器時，無意間所看到的正立放大的像。我們改變凹透鏡內外的介質，進行水中中空凹透鏡能成實像的實驗。在儀器改良上我們運用注射筒抽氣，並利用滑輪設計出在水中能平穩且緩慢移動的紙屏，尋找成像位置。

在高中物理實驗 (力學實驗 13 )"正向碰撞”中，係利用紙帶打點來記錄兩滑車在碰撞前後之速度，以驗證動量守恒。但如此一來，卻限制入射滑車之貿量必須大於被撞滑車之質量，否則入射車反彈時，紙帶將無法記錄。同時也無法觀察兩滑車在碰撞過程的軌跡變化。而這二條軌跡曲線，不僅老師上課時用它來解釋正向碰撞，就是課本及實驗教本中亦有如是之圖形。因此我們便想，是否能在實驗中，一併把這二條曲線畫出呢？! 在老師的協助下，我們設計了這個簡單的實驗，能直接把兩滑在碰撞過程之軌跡記錄下來，並由圖形來求得碰撞前後之速度，以驗證動量守恒，而且不受質量關係之限制。更可進一步的探求，碰撞期間之壓縮量(接近的距離)，作用的時間，恢復係數，以及當滑質量改變時，對它們之影響。

蝶類產卵不像蛾類產在一起，通常是一粒一粒分散在植物嫩葉或芽上，因此要大量飼養幼蟲，非常困難，一一須要找遍廣人山野才能採集到很多的卵或幼蟲一一費力又費時。有一次在野外採集到一雙大鳳蝶（女）用透明塑膠袋，連它的食草（橘子葉）一起帶回，準備設法使其在家裹的橘子附上產卵，不料回到家中，它已在塑膠袋內的食草上產了數粒卵。於是我得到了一個靈感：若能進一步探討出人工採卵法，使其繁殖，那麼對於研究採集蝴蝶者，將較方便，於是開始著手研究。

利用中央氣象局之氣象資料，針對台東地區之颱風引發焚風案例進行分析，發現台東地區因颱風引發焚風之次數較其它地區多；焚風發生時，氣溫和相對濕度有較一致的變化，風向以西－西南風為主，但台東各地發生焚風時在時間順序和強度上有差異 類和 2 類之侵台颱風路徑最常引發台東焚風，台東發生焚風時，颱風中心位置之可能範圍約在北緯 23 度 40分至 25 度 30 分間、東經 120 度 0 分至 121 度 50 分之間；地形因素可能是造成台東地區焚風次數較多、以及大武之焚風現象常較輕微的原因。