第57屆--民國106年

由於新聞的啟發與對大自然的好奇，我們嘗試對閃電做了一些初步的探究。從資料的收集與研讀，並且經過一系列模擬裝置的改進，從而找出較適當的模擬方法，希望從實驗中能對雷擊與閃電形狀的發生有進一步的認識。而由研究中我們有了以下初步的發現： 一、雷擊發生的機會，下午比早上容易出現，特別是在夏季的午後。 二、雷擊發生的機會，海洋多於沿岸陸地、北部多於南部、山地多於平地。 三、台灣夏季雷擊發生原因來自於地形雷雨、鋒面雷雨與對流雷雨。 四、金屬製品、或具有尖端等性質的物質是比較容易被雷擊的。 五、閃電的形狀，通常是會依循較有利的路徑而形成。 六、避免雷擊的方法有：雷擊發生時應避免在高處或水邊活動、避免穿著潮濕衣物等。

我們想要探討物體形狀及排列狀態對於風阻的影響，並對照自行車隊運用策略，從中尋找蘊含原理。我們發現：(一)物體前側角度愈大，風阻也愈大。(二)物體後方形狀愈平緩，易出現真空區，四周氣流隨著改變，阻力大增。(三)列車車頭形狀愈具流線形，空氣流動愈流暢。(四)車殼上錐狀孔洞及通風孔，具備降低風阻的效果。(五)列車高速前進時，風阻差異將擴大，若車頭形狀設計不佳，會產生擾動氣流造成危險。(六)物體正前方若有另一物體接近時，中間的氣流方向是紊亂的，後方物體面對的風速將減弱。(七)自行車選手前方隊形能有效降低風阻，但車隊需視情況調整策略。我們藉由這些結果了解交通工具的風阻處理方法及運動時降低風阻有利策略。

本研究利用"靜電吸附能力"結合板擦布摩擦吸粉的效果，製造出新一代靜電板擦。目前，成功研發出靜電板擦有三代：第一代板擦採用焊槍熔錫技術；第二代板擦採用無鉛鍍銀線穿繞技術；第三代板擦進一步將清潔功能與靜電集塵技術做結合。前兩代板擦使用電蚊拍的高壓電發電裝置製造靜電，將過去研究中瞬間大量製造高壓電擊靜電的起電機裝置縮小，但本研究發現比起單獨提升擦面靜電，提升板擦整體吸粉面積較能吸附更多粉量，因此第三代板擦利用即時清潔裝置清理至靜電集粉區來吸附更多粉量，而本研究的靜電板擦吸粉量實際應用在教室黑板時比傳統板擦吸粉量佳(可吸附42%的粉量，傳統板擦只能吸附31%的粉量)，未來將再進一步改良，使板擦使用時能更順暢。

藍晒圖是檸檬酸鐵銨和赤血鹽混合後化學反應，以陽光中的紫外線照射水洗後而成的美麗圖案。好的藍晒圖需要有三個要件：(1)適當比例的檸檬酸鐵銨與赤血鹽混合【2】(2)充分的陽光(應該說是紫外光)(3)合宜的沖洗液。選擇適量比例的感光液，藍晒後才是最漂亮的普魯士藍。藍晒圖沖洗過程，紙張的選擇也很重要，素描紙是最佳的選擇。光線選擇以自然界充足的太陽光為最佳的選擇，沖洗液的選擇選用中性或是弱酸性，水龍頭的水就是最好的沖洗液。鹼性沖洗液是無法得到美麗的藍色的圖案的。經過這個實驗，我們無意間發現偏光片兩片成90度可以完全阻止光線通過的特性，用藍晒法檢測市售防晒乳液、抗UV雨傘有很棒的功效。

本研究發現棘海馬(Hippocampus spinosissimus)會排放標示物以標記自己的棲枝。海馬因游泳能力弱，所以習慣棲息於固定環境。目前海洋魚類尚未被發現有類似標示行為，但觀察棘海馬發現，其會由泄殖腔孔排放一種標示物。此標示物的氣味能幫助牠們尋找自己的棲枝(卡方值: 24.183, P0.05)或相異(卡方值:0, P>0.05)，棘海馬不會傾向攀附附有其他海馬標示物的棲枝。經由解剖和切片觀察，證實標示物的分泌器官為泄殖腔中的生殖腺，但與繁殖無關。

原住民的小米麻糬好吃的關鍵在於它的Q彈(延展性)和黏牙(黏性)。本研究主要探討：小米麻糬搗的次數、蒸煮時間和和研展性、黏性的關係。其次是自製測試黏性的機械。 實驗過程我們以固定高度的水管、相同重量的寶特瓶，利用重力加速度的原理模仿耆老搗麻糬，掌握固定的搗麻糬力道。再用相同重量(10公克)麻糬在手心拉開，觀察其延展性。測黏性的機械是利用馬達轉動繩子拉起釘子，測量釘子被拔起來的時間來測試黏性。以相同的方法，實驗蒸煮的時間會不會影響其延展性和黏性。 研究結果：搗小米麻糬200下時黏性最好，300下時延展性最好。煮小米的時間20分鐘時麻糬的延展性和黏性都最好。研究建議下次在製作測量機械時，應該要排除所有人為因素。

本研究以自製「植物箱」，模擬取代自然環境中之最佳光照、溫度與溼度，建立較適宜植物生長的環境。植物箱以感光計測試燈管光度，以紅外線溫度計及溼度計測試箱內溫、濕度變化。實驗結果：一、T5燈管的紅藍光比例，對植物生長有密切關係，配合定時器裝置，可取代太陽光之照射。二、水冷機控制貯水槽溫度，結合風扇向上吹送，有助於水氣蒸發與凝結，達到溫度控制。三、溼度控制器結合風扇向下吹送，有助於水氣吹送，形成循環對流，達到溼度控制。四、自製「植物箱」植物生長之研究，可為智能環控確實可行。本裝置採密合及低功率節能方式種植，與外界呈隔離狀態，不受天候影響，可避免病蟲害及農藥，除可創造極大的經濟價值外，更能與地球永續共存。

國中教材常拿色彩繽紛的彩葉草舉例說明葉子非綠色部位不含葉綠素，故光合作用實驗無法測得澱粉。然而我們卻有不同的發現! 我們利用四種常見彩葉草①②③④進行澱粉反應實驗。發現②③中央非綠色部位無澱粉反應，①④全葉都有澱粉反應。在光合色素濾紙層析及光譜吸收實驗，②③和①④也有明顯差異。 另外，將彩葉草葉片不同顏色部位利用鋁箔紙遮光不同時間也發現了有趣的澱粉反應現象。①④中央非綠色部位或外側綠色部位遮光後，均無澱粉反應；①遮中段和遮全葉時，全葉澱粉有交替出現的規律現象；④遮光中段時，全葉有澱粉反應，而遮光全葉時，卻只剩外側有澱粉反應。②③不受遮光部位和時間影響，外側均有澱粉反應，但遮全葉時，卻明顯減少。

「冰花」擁有令人驚訝的耐鹽能力，為了解鹽逆境下的生長，我們種植冰花並從種子開始記錄。水耕冰花在2%的鹽水中仍有80%以上發芽與存活率；0.5%及1%的鹽逆境下，冰花生長的速度較快，滲透實驗顯示，此濃度間為葉肉的等張溶液。經觀察發現，冰花葉上佈滿明顯的「囊狀」細胞，為儲鹽主要部位，水耕鹽度較高組別，其囊狀細胞內鹽度也會較高。囊狀細胞內的鹽度，葉柄(最大)至葉面有逐漸變小的趨勢。冰花在0.5%鹽度的水耕環境30天後，再移植至高鹽(5%)水耕或土耕環境，會有最佳的適應與生長。冰花有水中降低總氨的能力，具開發成「海水版」魚菜共生的潛力。冰花可使土壤電導度大幅度下降，顯示具有吸附土壤中無機鹽類的能力，具有改善土壤鹽化的可能性。

蒟蒻果凍是具有膳食纖維的美食點心，為了瞭解其凝膠特性與品質變化，操縱變因包含「加熱條件」、「添加糖類」、「改變酸鹼值」、「添加鹽巴」、「其它添加物」、「貯存溫度」等來進行硬度、耐壓力、離水率、切割力、凝膠速度、油脂包覆能力、貯存方式等實驗，並透過「感官品評單」進行嗜好性調查，最後根據實驗結果提出製作建議。 實驗結果顯示: 1.內部凝膠最佳的酸鹼值落在pH3~4。 2.糖的添加有助於凝膠作用，而鹽巴卻有抑制作用。 3.醋和酒精可以延長其貯存期限。 4.貯存方式不宜放置冷凍庫因為水分析出的離水現象最明顯。 5.大眾喜愛的凝膠性是製作比例為「凍粉：水=1:20~30」;凍飲則為「凍粉：水=1:70~80」較佳。