第44屆--民國93年

本實驗主要探討水滴自由落體的過程，首先我們嘗試設計不同方法測量自由落體水滴速度，並試著改進設計實驗，以達較理想結果。我們發現水滴落下加速度穩定但逐漸變小，但落下距離超過一公尺後，加速度變動大，針對此點，我們進一步研究。我們以直接照相的方式，探究水滴形變，看一看形變的過程，發現有規律性，並對距離的規律性與時間的規律性做探討；發現形變果然影響加速度。我們並翻查理論資料，嘗試解釋實驗並比對異同。我們模擬水滴振動做研究，比較結果，再嘗試在水滴中加入界面活性劑降低表面張力，研究表面張力的影響。我們考慮水滴 “形變比率” = 橢圓水滴垂直長度/水平寬度，發現以形變比分析水滴確實能發現更多水滴特性，真是一有趣的發現。最後我們提出實驗改進的方向，並對實驗過程一些疑點，嘗試研究發現。

黑紋塘水螟蛾〈Elophila nigrablis〉是陸生昆蟲，缺乏在水裡生存的呼吸器官，在幼蟲期卻以水生植物為食草如滿江紅、青萍，槐葉蘋及水蘊草。喜歡棲息在緩水域的環境，水流緩慢對築巢及覓食有極大幫助。為克服取食上的障礙，而發展出築巢的能力。巢內寬敞，有前後出口，幼蟲可在裡面轉身調頭。幼蟲期可換2~3 次巢。雌雄蛾分辨在於前翅黑點。交配前，腹部末端有翹高現象。母蛾以仰式躺在水面產卵，卵約20~40 個，呈卵形、透明。約2~3 天孵化。一齡幼蟲體長約0.15cm，體節有13 節，8對腳、9 對氣孔。孵化後第3 天已有築巢能力。夜間覓食行為頻繁，是夜行性昆蟲。終齡幼蟲體長可達1.2cm，體寬0.25cm。幼蟲期約35 天，食草總量〈槐葉蘋〉約112.9 片。蛹期，體長縮短，為減少晃動，巢會黏在葉片或飼養箱壁。巢的前後出口有類似白色黏液封住，增加蛹期安全性。化蛹地點在空氣與水面的交界點，巢離開水面會乾枯，浸入水中無法由氣孔呼吸而死亡。幼蟲會吃滿江紅和青萍的根部，致植物枯死，對其生存有極大危害；在取食槐葉蘋只吃葉不吃根，其繁殖速度快，不會威脅槐葉蘋的生存；在取食水蘊草，幼蟲潛入水中咬取，其留在水中的部分會繼續生長，對生存也不會造成威脅。

本實驗是針對具有較多廢棄部分的水果，例如西瓜、鳳梨、香蕉、哈密瓜、柳丁等，取其廢棄部分進行研究，找出家庭中隨手可得省錢又環保的洗碗方式，以取代市售洗碗精花錢又破壞地球的化學物質。經研究結果得知，西瓜與鳳梨的清潔效果最好，其次柳丁，而香蕉與哈密瓜的效果最差。當家庭使用廢棄部分的水果洗碗時，可將碗盤上的殘渣先用清水沖洗一遍，再放入果汁中用菜瓜布清洗，就會有意想不到的效果。剩餘的洗碗水可拿來當有機肥料掩埋，完全不會有化學物殘留與下水道污染的問題。省錢又能廢物利用做環保，讓大家洗得放心，吃得更安心 。

媽媽常說：春天後母面，要我多穿一件外套；爺爺常常抱著一本農民曆，用裡頭的節氣預測來當作種田的準則；我們每天出門前依靠氣象預報來決定穿多少衣服，要不要帶傘。透過四下自然課─「認識氣象」單元探討各項氣象預報的機會，讓我們想到這些從古到今人類對氣象預報的智慧是不是準確呢？習作裡的許多疑問是不是可以獲得解答呢？就這樣我們開始了深具挑戰性的觀測之旅。在一年365 天中犧牲了許多下課和假日時間辛苦的觀測後，加上抽絲剝繭的分析整理，我們終於嚐到收穫的樂趣─〈一〉我們發現現代氣象預報並不是百分之百的準確，但卻有相當程度的參考價值──氣溫預報準確率是79%，有80%的降雨機率預報和實際觀測差距在10%以內，只有天氣狀況的預報較不準確，準確率是28%；在科技尚未發達的時代，祖先們的氣象智慧，不論是節氣或是諺語都有相當的準確度──有75%的節氣預測和78%的諺語預測驗證結果是準確的。若能將現代氣象預報與節氣、諺語的預測相結合，一定可以讓天氣預測既長遠又精準，帶給我們生活上更大的便利。〈二〉一天中的最高溫最常出現在12：30，其次才是14：10，且最高溫也會出現在其他各時段，推翻了以前書上和老師告訴我們的「下午2：00 最高溫的說法」。〈三〉經過長期觀察記錄，我們才發現各種天氣型態的雲並沒有一定的特徵，自然習作要我們各觀察一種天氣型態的雲一次後，就要我們發現雲和天氣型態的關係，並不恰當。〈四〉我們家鄉的雨量從92 年4 月20 至93 年4 月19 日一年只有864.8mm，六月的雨量最多，十一和十二月最少，全年雨量大都集中在五月到八月這段期間；氣溫七月最高，一月最低，全年氣溫曲線有著規律的變化。

我們有台灣原生種跳舞草（Desmodium gyrans (Linn)DC）作為觀察對象來探討他對聲音的感應情形，我們利用數位相機與Hi-8 將結果紀錄並重複在電視上觀察跳舞草的變化。我們發現跳舞草具有典型豆科植物的睡眠運動，但是小於1.5 公分的葉片卻不會有睡眠運動發生。在夜間跳舞草對聲音刺激所產生的擺動現象所需時間與葉片回復原位時間均比白天短；以搖滾歌曲和抒情歌曲刺激跳舞草，擺動所需要時間與葉片恢復原位所需要時間均以搖滾歌曲來的短。我們希望能分析不同頻率、振福來刺激跳舞草，分析跳舞草喜愛何種音質的聲音，更希望能進行朱切片實驗，來了解跳舞草對聲音產生擺動的原因。

這原本是一個科學遊戲，盡量讓紙張伸展開來，卻不會弄破紙，除了發現其中有許多強韌的支撐點外，還利用許多數學規則來解開影響紙張伸展的因素，並發展出估測長度的最佳方法。從遊戲中學習數學，生動有趣。

本研究之目的是在野外觀察舉尾蟻的行為，並以「舉尾蟻的築巢行為」、「不同『生態區位』下，舉尾蟻的相異築巢模式」、「舉尾蟻覓食路徑的建立，與覓食路徑中斷後的行為比較」、「舉尾蟻及長腳捷蟻與介殼蟲共生行為的比較」、「舉尾蟻群面對不同外來傷害的反應比較」等五個面向來進行觀察、比較並討論，其主要結果如下：一、舉尾蟻築巢與人類築屋在結構上有許多相通之處，蟻巢先以交錯的草枝架構起蟻巢的形狀，而後再覆上腐質土，就如同鋼筋混凝土結構一般，有著抗壓的功能，並以最少、最輕的原料作最大空間的運用。二、舉尾蟻在樹上築一個典型的「卵形巢」之前，會經歷許多「過渡型蟻巢」的時期。並依舉尾蟻群在「生態區位」內競爭優勢的不同，來決定是否能擴大蟻群規模，並且築成一個典型的「卵形巢」。三、舉尾蟻覓食路徑的建立與費落蒙有著十分密切的關係，但是覓食路徑中斷後，中斷兩端的舉尾蟻群有著十分不同的行為，原因在於不同的費落蒙分別指引著「覓食」與「返巢」的行為。四、舉尾蟻及長腳捷蟻與介殼蟲共生的行為，目的都是為了取食介殼蟲所分泌的「蜜露」。但是在蓄養的方式上，舉尾蟻像「農夫」一般，長腳捷蟻卻像「礦工」，就人類的進化觀點而言，舉尾蟻較長腳捷蟻的進化程度高。五、本研究所觀察的主要兩巢舉尾蟻分別因為「人為」與「非人為」的因素受到極大的傷害，但在全巢滅亡前，殘存的少部分舉尾蟻依「社會性昆蟲」分工的原則，分別多存活了三個月及一年。一隻舉尾蟻無法存活，一群舉尾蟻，即使是一小群，在遵行「社會性分工」的原則下，仍然可以活得很好，「社會性昆蟲」的優勢，由此可見。

文獻記載「台灣最北的紅樹林在淡水，最南的在大鵬灣。」但是，鎮安濕地、佳冬、枋寮已有紅樹林出現，這是不是顯示台灣紅樹林的最南端已經不在大鵬灣了？再往南走是不是也發現紅樹林的蹤跡呢？一連串的疑問驅使我們走訪南台灣。展開這一連串研究的目的，主要是為了：驗證紅樹林南移的事實並探究紅樹林南移的原因。經過一年的觀察、研究與實驗之後，有了令人驚喜的新發現，這個新發現徹底改變了紅樹林在台灣的版圖。雖然，所有的書籍及網路上都說「台灣紅樹林的最南端是大鵬灣」然而，這是錯誤的。近一、二十年台灣南部的紅樹林已悄悄地從大鵬灣偷渡到了南方的番仔崙溪。其主要的原因是人為超抽地下水，導致枋寮以北地層下陷，海水倒灌，再加上渠道兩岸泥沙淤積和海茄苳產生數量眾多的種子促成海茄苳南移且深入內陸約2公里以上。紅樹林生態系的出現對生態環境而言是利多於弊，但是，對屏東沿海鄉鎮來說，並不是一件好事，它代表著，地層下陷、海水倒灌的警訊。我們的作品可以作為自然科南一版「台灣自然環境」單元的補充教材。

台灣重金屬污染日漸嚴重，因此我們想找出簡便、快速、價格低廉的檢測方法。許多研究報告指出水黴菌對重金屬十分敏感，因此我們利用水黴菌這項特質來檢測水中或土中的重金屬濃度是否過高。首先我們測量水黴菌對不同重金屬的敏感程度，發現水黴菌對鋅離子較敏感，再來我們對鋅離子做更進一步的研究，我們發現微量的鋅離子反而是有助於生長的，但是超過1ppm 便對水黴菌的生長有害，超過150ppm 時水黴菌則完全無法生長。對於其他重金屬，我們發現當銅的濃度超過450ppm，鉛超過600ppm 皆會使水黴菌完全無法生長。我們只要將疑似受重金屬污染的水或土壤以煮沸或用火燒的方式，進行初步滅菌，並將其放入培養基中，進行水黴菌的平版培養，便能檢測其重金屬是否過量。相較於現行的檢測方式，這種方式明顯較省時、省錢，加上菌種取得容易，判別方式又簡單，且較普遍化，如此一來我們就可以有效的避免銅木瓜等的情形發生了。更進一步，我們亦希望找出能大量吸收重金屬的植物，解決台灣日漸嚴重的重金屬污染問題。

在此實驗中，驗證了蜜蜂的肩片與發聲無關；蜜蜂主要發聲是由翅膀所出。但剪去雙翅的蜜蜂也能藉由胸部振動發聲，驗證了蜜蜂不只有一個發聲點。為了分析蜜蜂頻率，利用簡易的頻譜分析儀器，結合麥克風、電腦、Voicesync程式、Shimmer Curve 程式，就能分析聲音波形、頻率等。用此儀器做各溫度下蜜蜂之振頻比較，得知蜜蜂在各溫度的頻率有所不同。繼續用此儀器分析野生蜂（東方蜂）以及養殖蜂（義大利蜂）頻率，發現東方蜂頻率與養殖蜂頻率亦有些許差異。量測蜜蜂雙翅不斷鼓動（飛行）發聲，發現兩種蜜蜂飛行時較平時蜜蜂頻率高兩倍。在拔除雙翅的發聲分析，發現聲音有明顯的不同，頻率高更多，但並不是一直有聲音出現，有聲音時蜜蜂身體振動強烈。