第42屆--民國91年

生態系透過生物成分與非生物成分的交互作用，可以讓物質供需、能量流動、空間運用、代謝維持等達到相當程度的穩定性。本實驗試圖建立一個密閉微型的生態系統來探討密閉生態系統平衡及穩定的因素，以碳氫氧循環及氮循環為主軸，來著手建構密閉生態系統。首先透過調查水族生態系統來提供實驗的大致方向，進一步從數種生產者、消費者和分解者中選擇在食性上和元素循環穩定的生物種類，分別是水蘊草、黑殼蝦和硝化菌。針對生物因子分別進行水中溶氧和二氧化碳的定量分析和並作時間變化關係圖，試圖找出生物變因中能達成穩定的質量比例，其中生產者和消費者以 8:1 能呈現出最持久穩定的狀態，再加入分解者後我們對此密閉生態系統進行長時間的觀察，並針對數種理化變因作橫向分析比較，發現空氣和水比例以 1:2、光照介於 1200~2400Lux、光照 24 小時、以及加入底砂對於此密閉生態系統的穩定有所幫助。因此，依照我們自行試驗所選擇的生物種類、比例和所處理的理化因子著手製作出密閉『生態球』，雖然此微型生態系只維持了近一個月，但是讓我們對高一生態學所闡述的概念有更深層的認識。

我們整個實驗主要是針對海沙屋及酸雨來做研究，我們的實驗分成三大項，第一項實驗是比較海沙(白沙灣和沙崙)及陸沙(挖子尾)的特性，我們測沙子的外觀、大小、密度、沙子遇酸後 CO2 產生量和海沙、陸沙遇酸所產生的白粉、紅粉的量比較。結果陸沙的顆粒最大，密度也最大，而沙子遇酸產生的粉末都能溶於水中，又能導電，所以我們認為它們是鹽類。我們第二項實驗是測海沙及陸沙的堅固度，結果發現海沙與水泥做成的石塊被刻字機鑽得最嚴重，而陸沙做成的石塊則被鑽得較不嚴重。第三項實驗是我們最有趣也最重要的實驗，我們發現最近這幾年台北、基隆的雨水常很酸，我們甚至測過 pH 低至 3.5 的雨水，實驗海沙屋石塊遇到酸後，重量會因被腐蝕而變輕，而且石塊上的沙也容易剝落，所以我們的結論是海沙所蓋成的房子確實不堅固，如果遇到酸雨，會減輕重量也會被腐蝕，再加上取海沙又不好，因為海沙是防止海水直接沖擊到陸地，把海沙取走，海水直接打到陸地，會使陸地侵蝕變小，所以最好不要買海沙屋，也不要蓋海沙屋。

懸巢舉尾蟻，生長在樹上的小生物，也許舉尾蟻這個名字對於大家來說是很陌生，但是光瞧牠邊走邊翹屁股的模樣，就引起我們想進一步探討和研究，在我們的研究中，舉尾蟻的競爭方式、舉尾蟻的巢身體的構造如何……等，這些心中的疑問，讓我們很想來揭開牠神秘的面紗。我們發現舉尾蟻有特殊的行為：就像牠受刺激時，腹部特別會舉起，有著與其螞蟻的社會性生活，活動的範圍可達數十公尺遠，並有族群的領域與競爭行為。牠們築的巢從上方或下方看接近圓形的，側面看卻接近橢圓形或倒三角形，巢具有穩定溫度變化、避免雨水侵蝕等特殊的作用。綜合而言，我們的研究主要是探討懸巢舉尾蟻的行為習性、窩的特性與環境的關係、不同族群的競爭等方面，我們盡力想要多認識這個陌生的小動物，這些過程從去年暑假開始蒐集資料，已經長達一整年，雖然費盡了千辛萬苦，但一切都很值得。

當老師有一次在課堂中講解數列時，我們在課本中看見了一個很奇怪的數列1，1，2，3，5，8，13，當時只是知道後項是前二項之和後來經老師講解之下才知道這一個數列就是有名的費伯納西數列（或兔子數列）， 哦！原來數列也可以這麼有趣，後來我們突然想到一個問題：就是在費伯納西數列中如果大兔子生下的不只一對小兔子而是生下二對小兔子的話這一個數列又該如何寫呢？ \r \r \r

一、在製作橡皮筋動力車時，最重要的是要注意車輛結構及其動力來源：(一)車輛結構：1.車身製作：所選擇的竹筷子必須筆直，鎖小螺絲釘前須先鑽洞，否則會影響車身的結構強度。2.輪胎與輪軸的製作：(1)吸管要略粗於竹筷子(2)輪胎與輪軸要確實做到90°緊密結合(3)必須確實找出輪胎的中心點，以減少晃動的情況。3.組合輪胎與車身：輪軸必須和車身呈90°垂直。(二)動力來源：本實驗所使用的動力來源為「橡皮筋的彈力」，將橡皮筋的一端固定於車子的前端，另一端則勾在後輪輪軸上的小螺絲釘上，當車子出發後，橡皮筋要能從小螺絲釘上自動鬆脫，否則會對行進中的連子造成相當大的阻力。二、後輪輪胎的大小：後輪輪胎的大小，對於車子行進的速度與距離有絕對的影響，後輪直徑愈大，行進距離愈遠，但速度卻愈慢。三、後輪輪胎的材質：在第三階段的實驗中，我們改變後輪輪胎的材質，探討何種材質的輪胎，會使得車子在軟木墊的跑道上跑得最快、距離最遠。四、後輪輪胎的重量：輪胎的重量不可以過輕或過重。過輕易產生空轉的現象；過重則橡皮筋會無法帶動後輪。五、車身重量：由於本身車子的動力固定，在車身重量增加時，會造成動力不足的現象，間接而影響到車子行進的距離與速度。

利用電解裝置說明一、 導線上由自由電子移動產生的電流可使磁針發生偏轉，那麼在電解時正、負離子分別往負極、正極移動所產生的電流也可使磁針發生偏轉。二、 由磁針偏轉的方向來判斷正、負離子移動的方向。三、 溶液上方及下方磁場方向相反且其磁場強度與電流大小有關這些皆與導線情形相同。四、 把磁針放在溶液中某位置時，因上方離子移動其電流所產生的磁場方向與下方離子移動其電流所產生的磁場方向相反，當兩者的強度相同，把磁針擺在這位置時，將不偏轉。

接連數個颱風侵台，造成大台北淹水，全省土石流災情頻傳，傷亡慘重，財產損失難計其數，及最近北部旱災，針對這些天然大災害，我們應該了解災害的成因，即使我們無法防止災害的發生，也應該學習如何減少災害帶來的損失。本團隊「天然災害研討社」經長期探討，發覺水災、土石流、旱災的成因錯綜複雜與河川有密切關係，故我們研究從認說河川開始，為了方便測量坡度，我們設計坡度測量器（如模型），河川中上游我們應用大自然之力，化解土石流的破壞力，我們發明了閘道堤，可為相關單位作為整治土石流的參考。河川下游部分，我們利用經濟的膠墊，發明了地下堤防，可供北部整治旱災、水庫、河川疏溶的參考。希望身為災區的災民，能利用此次科展，將研究的成果及發明提供專家參考，為整治山河盡點義務。

本件科展作品以二年級自然教材「水的遊戲」、三下教材「物體的輕重」、四上教材「物質的溶解」為主要的學理基礎，並以六上舊版教材「重量對體積的比值」為應用與發展的參考，所進行的一系列與密度有關的實驗。剛開始以油水不溶的現象引發問題點，接著進行不同液體的水溶性實驗。然後進行密度值的測試、水溶液與密度的關係。結果探索出液體與固體密度測試方法的差異、水溶液濃度與密度的影響，並且發現可溶性的兩種液體在細長量筒中也會有分層的情形。最後，研發出簡易的密度測試裝置、瓶中小船、液體沙漏、回收廢液的裝置等可在日常生活中應用的器材。

紅、黃、藍是色彩的三原色，每種顏色都隱藏了不同的原色在裡頭！不只是陽光、彩色筆及水彩…等，就連日常生活中隨處可見的糖果、水果裡頭都有著繽紛的色彩。

在本實驗中，我們利用不同的溶液以及混合液的方式，來減緩沉澱速率，原先我們使用重量分析，看濾紙沉澱量多寡，來比較沉澱速率的快慢，但因濾紙過濾太耗時，且誤差值也大，而且實驗並不是在同一個系統下完成，因為無法證明在相同時間內，兩支試管所產生的沉澱量相同，發現之後我們便製一暗盒，使用紅外線筆照射光敏電阻，而此物質對光的接受程度十分敏感，可以用來探討沉澱量的多寡，對於產生誤差的機率及次數都會明顯減少，所以就可以確定在同一時間內，不同的溶液中，電阻值有無明顯變化，這樣便可以知道在不同的溶液時，沉澱量的多寡。根據實驗所得的數據，便可證明其沉澱速率有無減少。