第45屆--民國94年

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。

為進一步探討草本、木本植物氣孔與蒸散作用的差異，我們蒐集資料，且設計實驗加以比較，結果發現草本、木本植物之上下表皮氣孔分佈之數量、大小、型態等，因種類不同而異外，氣孔皆散佈於葉的上或下表皮，呈現非均等分佈，而葉脈處無氣孔，且氣孔顯著小於表皮細胞；草本植物於上表皮偶而可發現氣孔，但分佈數量較下表皮少，且氣孔不一定比木本植物小；木本植物之氣孔僅見於下表皮且會陷到下表皮內，其單位面積分佈密度較草本植物多。葉片越成熟其氣孔分佈數量越多，但老化的葉子則較少；水分蒸散主要由葉的下表皮散失，而環境因子如光度、溫度(含日照時段)、空氣移動速度等對植物蒸散速率皆成正影響；不同植物對色光之反應則各有不同偏好。

本研究主要是要探究校園中各種品種螞蟻的生態習性，研究中選擇了校園中四種不同品種的螞蟻做為研究對象，而整個研究分為觀察與實驗兩大部分。根據初步的觀察結果顯示，校園中的四種螞蟻有相當大的可能性是懸巢舉尾蟻、小黃家蟻、花居單家蟻、以及小黑蟻。四種螞蟻的外型特徵差異明顯，在辨認時都有一定技巧，尤其是小黃家蟻和花居單家蟻在體型上較為類似，因此可以透過頭胸腹三部分的顏色差異進行辨別。而懸巢舉尾蟻和小黃家蟻在覓食時，都會排成整整齊齊的隊伍；懸巢舉尾蟻及小黑蟻的活動範圍較廣，可是小黃家蟻及花居單家蟻就只會在巢穴周圍活動；另外，觀察中也發現每一種螞蟻築巢的方式都不一樣，但大多數螞蟻都能利用附近環境的資源，展現出螞蟻的特殊智慧。另外，在實驗部分的研究結果發現：四種螞蟻的觸角在碰到酸性（檸檬酸）和鹼性水溶液（小蘇打）時，都會出現明顯且激烈的撥動觸角與躲避的反應動作，並且減低了螞蟻與同伴間的觸角觸碰頻率；而懸巢舉尾蟻在發現食物被搬移成懸空時，如果高度是在約自己的兩倍體型身長以下時，懸巢舉尾蟻會透過合作的方式取得食物，但高過一定高度時，懸巢舉尾蟻便會放棄繼續覓食；另外，研究發現並不是每一種螞蟻一遇到異種螞蟻就會互相攻擊，只有小黃家蟻和花居單家蟻一碰面就會互相攻擊，而懸巢舉尾蟻和小黑蟻則不會有和異種螞蟻相互攻擊的行為。

近年來由於都市開發密度增加，都市不透水表面率因而提升，地表逕流及洪水頻率相對增加，此為近年來台灣地區洪水屢創新高眾多成因之一。且每當發生持續大雨時，我們學校就會有積水的狀況，造成師生許多的不便。鑒此，如何有效增加都市透水面積儼然成為當前重要課題之一，而透水性舖面之廣泛鋪築正是解決此問題有效方法之一。整個實驗可分為參個階段：第一階段（校內參賽）：本研究為符合綠建築中地基保水之項目，分別使用三個塑膠整理箱，在箱子底層舖設卵石，再放置一般土壤層及細砂層，以模擬真實土壤結構，三個整理箱各用以植草磚種植草皮，連鎖磚整齊排放，水泥拌和骨材成無細骨材混凝土。結論為：一、無細骨材混凝土滲透量較佳。二、連鎖磚僅靠磚間縫隙導水，其滲透量有限。第二階段（中區複賽）：本次實驗添加兩種環保材料作為舖面，分別為鋁罐舖面以及玻璃舖面。此次實驗更將無細骨材混凝土改良，改良其細度模數FM 值，使舖面更加均勻，不會因孔隙過大而出現行走不便的狀況。在第二次實驗裡，所得到的實驗結果如下：一、本次實驗由資源回收場收集鋁罐，因鐵罐易生鏽而不採用。二、本次實驗以鋁罐舖面為最佳。三、玻璃舖面利用彈珠模擬再生玻璃，以符合綠建築中再生資源。第三階段(全國比賽)：經過中區複賽評審評定後，我們針對其缺點進行修正，並且增設新研發舖面。一、此次實驗將鋁罐舖面使用水泥砂漿予以膠結，以增加承壓能力。二、此次實驗新增植草磚+鋁罐，作為自製研發舖面，將鋁罐高透水性之優點，結合於現行舖面狀況。

台灣從早期的農業社會轉型為工業社會後，螺絲產業就扮演著重要角色，為台灣賺取大量外匯並建立起「螺絲王國」美譽，至今產量依舊屢創新高。傳統產業在在3C 產業發達後已漸勢微， 但螺絲產業卻能屹立不搖， 可見該產業在台灣極具競爭優勢。螺絲工廠的螺絲製作過程中，螺絲頭部十字穴的成型，傳統的技術是靠老師傅的經驗來校正模具，耗費時間且不科學，新手更是靠摸索來達成模具的校正，本研究是藉此儀器讓模具校正時能精確找出螺絲頭部十字穴的偏心位置與偏心量， 藉此調整模具， 達到快速定位的要求， 節省工時。

瓶子發聲是因氣流進入瓶內後，從瓶底反射到瓶口時，卻部分被瓶口的嘴唇阻擋，跟新吹進來的氣流結合成一股更強的氣流重新灌入瓶中，這現象一直重複，最後就形成一個非常大振動的空氣柱，也就是我們聽到的聲音。吹瓶子發聲，瓶口最好置於下嘴唇下方，使瓶口的覆蓋面積達1/2，並以40°~ 50°角輕吹，不用太大力。能發出聲音的瓶子，瓶口直徑要介於1.4 ㎝ ~3.5 ㎝之間，瓶身不能太高，而且圓形瓶優於方形瓶，弧形內縮瓶也比錐形內縮瓶好發聲。規則的直統中空圓柱，空氣柱的長短和音高成反比，每個音階間的位差非常規則。600 ㏄弧形內縮圓寶特瓶類似規則的直統中空圓柱，大小適中，加入不等量的水，可以調製出各種音階吹奏樂曲，是讓瓶子唱歌理想的材料。

高中二年級下學期化學課本中的第七章：反應速率；其中有一項實驗是過氧化氫反應後變成氧氣，以二氧化錳當作催化劑，來加速反應的進行而產生氧氣。照理說反應完成後所集到的氣體應該為純氧，而「純氧」應是無色無味的氣體，但是我們卻意外的發現反應後所生成的氣體有一種刺鼻的臭味，而我們試著推論其臭味是否為「臭氧」。而我們也設計了的實驗和自創的裝置來證實其臭味是否為臭氧，並且試著使用生物酵素來催化過氧化氫，也發現了一些意想不到的結果。這些以「臭味」作為出發點而推展的一連串實驗和推論，以下報告的內容將為您做最完整的呈現！

在「葛老爹數學推理遊戲叢書」中發現，蜜蜂們下棋的棋盤很特別，棋盤中每個格子的形狀像極了蜂巢的六邊形，我們就稱它為「蜂巢棋盤」。針對葛老爹的遊戲玩法，我們發現只要知道蜂巢棋盤的層數，就可以很快算出正六邊形個數總和；知道城堡數(棋子)，可以很快算出擺法總數。我們又發現其擺法總數與排列組合的計算結果不謀而合。因為我們喜歡下棋，於是就嘗試著發明出一種可以兩人對抗的蜂巢棋遊戲，並從各種棋步的紀錄裡，找出立於不敗之地的秘訣。同學無意間在正六邊形中加上Y 字，使得平面的蜂巢棋盤成了擬似立方體的圖形，這個新發現，激起我們再探討「階梯三角立方體」圖形，最後找到了立方體個數總和可由階差級數求和的方法中得到快速的計算式子。

本研究是利用偏振片、量角器位刻度盤、雷射光為光源，以及生物用到的照度計為偵測器，組裝一個簡易且可靠的旋光度計。我們利用單位時間旋光度的變化量當做反應的速率，來測量蔗糖的水解速率，同時求出蔗糖水解反應的反應級數、速率常數﹙ｋ﹚。進一步，利用醣類的旋光度具有加成性之特性，找出不同混合比例時的旋光度，來追蹤實際蔗糖分解的每個狀態，並找出最後的平衡狀態，同時將蔗糖水解平衡的平衡常數﹙Ｋ﹚，及該反應的反應熱﹙△Ｈ﹚算出。結果顯示，旋光度與濃度有線性關係，而蔗糖水解反映對蔗糖而言為一級反應，反應的速率常數為5.17×10(min)，反應在催化劑存在下活化能約為1.29(J/mol)。當反應達平衡後，平衡常數在溫度為25℃時為38.00(M)，該反應的反應熱約為-152.67(KJ/mol)。

在參觀美國太空中心時，發現未來太空艙裡要利用燈光代替陽光來種植物，以做為長途太空旅行時的食物來源，而白色光線是由許多不同顏色的光線所組成，因此這個實驗的目的在於瞭解光線的顏色和方向對於植物生長向性的影響；同時也想瞭解造成向光性的生長素，在光誘導下的訊息傳導方式。實驗結果發現，綠豆苗對於藍光有最強的向光性，同時不會造成豆苗徒長。實驗結果也得知生長素由生長點製造後不僅儲存在生長點，並且也儲存於葉柄中；將藍光只造射在豆苗的下半部的莖，而非生長點部位，光線會誘導莖產生傳遞訊息，此訊息會傳遞到含有生長素的生長點和葉柄，生長點和葉柄再分泌生長素，流向照光組織的背光面，造成植物的向光性。因此在太空中的無重力狀態下，可以施予藍光照射植物的莖部，藍光不但可以讓植物有最佳的光合作用效率以正常生長，並且可以利用植物的向藍光性，以誘導植物生長到設計好的方向，以充分利用太空艙有限的空間。