第45屆--民國94年

一個課堂上的流水實驗，引發了我們的好奇心，針對排水孔排水的情況加以探討，進而討論水流的運動及觀察漩渦的產生，有了一些發現，希望能應用在生活中。整個實驗研究獲得的結論如下：一、市面上排水孔蓋的形狀以水滴形孔及圓形孔較常見，大小以直徑7.8公分的為主。二、排水孔的樣式、孔的大小及數量、排水量的多少、排水孔的位置及有無擾動排水等都會對排水孔的排水造成大小不同的影響；其中以螺旋形樣式、孔不可太大、孔數量可以多一點為較佳的排水孔蓋條件。三、排水孔蓋的孔越大或數量越多，排水速度就越快；採用螺旋形樣是排水孔蓋的排水較快，漩渦也較快產生。四、水經由流動、碰撞、轉彎，使得產生旋轉而形成漩渦，一般所見都是順時針旋轉的。以上發現讓我們能應用在打掃積水時更有效率。以前在打掃積水時會有些做法不太對，我們常會一直往排水孔位置撥水，其實擾動會破壞漩渦，使排水時間加長。所以，當積水有漩渦時，應該不要去擾動破壞水平面；而當積水沒有漩渦時，才可以藉由擾動撥水，使水位增高後停止擾動，藉由較高水位使得比較容易產生漩渦，增加排水的速度。

對於雙子葉植物的節點部位，並沒有人能夠提出完整的研究結果，而我們對於節點部位維管束的排列方式以及腋芽的生長方式和機制都不甚了解，所以針對這個問題做了一些實驗觀察。我們利用徒手切片的實驗技巧以及讓植物吸取墨水的方式慢慢了解並建構出雙子葉植物在節點部位的整套生長模式。我們發現雙子葉植物(地瓜葉)在成熟的節點部位(葉柄與側支都已生長完全的情形下)，側支的維管束已經分化完成，導管的細胞已由活細胞變為死細胞，進而有輸送水分的作用而其節點部位維管束便可一體連成，運輸水分和養分。但是在側芽和頂芽的部分，維管束還未分化完整，導管和假導管也還未由活細胞變為死細胞，所以無法藉此輸送水分，而雙子葉植物衍生出另一種取代方式，藉由細胞間的空隙運輸水分至側芽及頂芽，使其側芽、頂芽能夠正常生長發育。

我們在化學課學到滲透壓的原理，且對於廣告商所推銷的磁石感到好奇，於是決定討論磁場對於滲透壓的影響。由無殼蛋的實驗發現磁場的存在會使蛋的滲透壓增加約45%，確實會影響滲透壓，但由不同的酸溶解蛋殼後，對於蛋膜的性質有不同影響，因此設計了一個實驗裝置，並以生蛋膜及玻璃紙為半透膜，選擇同濃度的蔗糖、氯化鈉等水溶液，在不同磁場強度下觀測溶液的滲透壓變化。從強度0、100、172、196、250、600、2250 高斯的磁場中，實驗得知磁場可影響滲透壓的臨界值約200 高斯，且得到不同磁場強度的滲透壓值，之後比較蛋膜與玻璃紙在有無磁場影響下的上升高度差值，得知磁場對蛋膜的影響遠大於對玻璃紙，固推測磁場對溶液滲透壓的影響主因是磁場具有改變生物半透膜的特性，所以許多人標榜磁場對人體的影響宣傳，再某些條件下是合理存在的。在不同溶質溶液的滲透壓實驗觀察發現；高中課程中的溶液介紹是以「理想溶液」為前提，故真正從實驗操作中才體會出真實溶液與理想溶液間的差異是有很大的距離，所以我們嘗試以真實溶液探討不同溶質與滲透壓的關係。

本次作品「磚切鑿器」利用剪力原理、鋼構特性以及橡膠的吸震原理及其特性進行研究，讓磚塊切面平均受力，再利用瞬間剪力切磚，在這樣的構想之下，多次的研究、討論以及嘗試才做出這次的作品，這次的作品不僅可以讓磚塊有平整的切面，安全性也比傳統的方式高，另外在切磚的過程中也不會產生污染，而且維護及維修簡易，移動性高也增加了使用的實際性，過程中也不會產生許多的公害，可稱作是綠色工具。

利用蒸餾法來處理無患子萃取液，可以有效改善無患子萃取液在使用上所遭遇到的難題。在無患子萃取液中添加皂基，可促使皂化成皂塊，皂基含量對無患子皂塊成形有正向關係，但無患子濃度不可過高。無患子萃取液除了當清潔用品外，我們更發現其他特殊用途，如殺蟲劑、防蚊液、隱形墨水、吹泡泡液、洗金液、延長瓶花花期等。使用過後的無患子果肉，可當有機肥來使用。復育無患子植株，有利水土保持工作的進行，並減緩溫室效應所造成的氣溫上升現象。無患子的多用途值得我們加以推廣。

運動讓緊張忙碌的生活壓力得到快速的紓解，而排汗衣的發明，讓許多熱愛運動的人們在大量排汗的同時，能夠迅速有效的將汗水吸收，再排到衣服的外層蒸散，阻隔溼答答的衣服直接附著在皮膚上，免除身體的不舒適感，而達到舒爽的最佳效果，因此排汗衣成為運動員趨之若鶩的好夥伴。然而排汗衣究竟是何方神聖，有何種了不起的法術能夠成為今日運動界的當紅炸子雞席捲全球呢？我們為了揭開它神秘的面紗，特別追蹤研究，並且設計了三個實驗，藉由測試比較各種布料的吸水、擴散及蒸發能力，透過實驗的過程與結果，最後就知道排汗布料是由何種材質所製成及它的特殊性質為何了。

我們在自然課程電與磁的單元中，看到課本上對磁浮列車的介紹，激起我們的研究動力。在找尋適合的動力源過程中，我們意外發現利用軌道兩旁交錯磁性的磁鐵，可以讓圓形磁鐵滾動；另外，我們更首次發現利用兩邊放置方形磁鐵，會產生強大斥力磁場，並將此裝置命名為「方形加速器」；為了減少摩擦力，在磁軌上加裝透明壓克力板，確實增加磁動車速度。我們抽絲剝繭的找出磁動車的運動原理和增進磁動車的運動速度；了解原來磁輪運動原理來自於磁軌對磁輪產生的『邊際效應』，也知道磁輪大小並不是影響磁輪運動的主要關鍵，而是磁輪的磁力大小影響最大。甚至，最後我們已經發展出磁輪換軌設計雛形。在研究過程我們不斷的思考、試驗、閱讀文獻、修正試驗方法，不斷的和時間賽跑，最後完成研究報告，真的受益匪淺，希望我們的研究成果對未來有所貢獻。

五上自然「自製樂器」的單元，我們了解吹奏樂器主要是靠吹奏者送出空氣，讓氣流在管中震動而發聲。六上老師要我們自製樂器，當時恰好是菱角盛產的季節，我們就想試試看菱角是否可以吹出音階，成為菱角樂器?

我們利用活性炭加入黑糖溶液，搭配不同的操縱的變因(包括活性炭的顆粒大小、質量、溶液的濃度、溶液的攪拌次數、溶液的溫度)來研究。引以自豪的是我們設計了自製組合光學光度計，用強光照射試管內脫色後的黑糖溶液，藉此測出它們的透光度數據。根據這些數據，分析活性炭脫色後的結果，並將結果以圖表來呈現。結果當取質量相同的活性炭，發現顆粒大的脫色效果比顆粒小的差；使用相同顆粒大小的活性炭時，質量愈大的活性炭脫色的效果比質量小的好；在不同濃度的黑糖溶液中加以相同比例活性炭對脫色影響的實驗中，黑糖的濃度愈大，脫色效果愈差，反之則越好；溶液的溫度愈高，活性炭脫色效果也愈好。此外，令人驚訝的是，攪拌次數愈多，活性炭脫色效果反而比攪拌次數少的還要差；經再分析才知是因劇烈攪拌後使活性炭碎裂成更小的顆粒，通過濾紙的孔隙而影響實驗的結果。

黑棘蟻利用成蟲的唾液與末齡幼蟲吐的絲，將樹枝纖維、枯樹葉、沙粒、植物種子等黏合而成紙蟻巢。蟻巢大部分築在靠近地面的灌木枝條間，其外觀形狀略成橢圓形、顏色近黑褐色。冬天黑棘蟻會將族群遷移到地面上可保溫的遮蔽物內，例如不透風的帆布和塑膠袋、枯樹葉和水管內都可見其築巢，巢穴通常不直接接觸陽光。黑棘蟻的社會結構包括卵、幼蟲、蛹、工蟻、雄蟻、蟻后等社會成員。工蟻由卵發育至成蟲約需工蟻需45～60天。黑棘蟻的社會成員各司其職；體型最大的蟻后負責與雄蟻交配及產卵，而且卵通常成堆，由工蟻負責照顧，幼蟲已具有體節，由工蟻負責餵食；雄蟻具有兩對膜翅，負責與蟻后交配。我們從飼養過程中，發現工蟻日常生活的主要活動為清潔身體、到處走動巡邏、覓食和搬屍。我們推測黑棘蟻會分泌訊息費洛蒙來通知同伴特有的訊息。黑棘蟻可以在水中存活數小時並可互相勾結腳產生氣泡，我們也發現雄蟻上的翅膀會阻礙其翻身。我們將從實驗中更瞭解這群與人類生活息息相關的小小朋友。