自然科

投石器是古代的攻城利器，要打破堅固的城牆，沒有它可是困難重重。但是投石器可不是胡亂投，用亂石打鳥的方式來攻擊的，砲彈的落點是可以計算出來的。投石器的結構主要區分為底座與投射桿兩個部份，投射桿又可區分為投射端(抗力點)、支點、重物端(施力點)三個部份。影響投石器投射距離的因素有：抗力臂的長度、施力大小、砲彈重量。1、抗力臂長度愈長，投射距離愈遠。2、施力愈大，投射距離愈遠。3、砲彈重量愈重，投射距離愈近。投石器要投得準，施力的構造必須要很穩定，每次的施力大小、方向都要一樣，所以施力的重物最好能集中成一組，較好控制力量大小。做為施力用的重物，必須要能夠擺動，利用由高處落下的重力以及到最低點時甩動的力量，把砲彈甩出去，如果重物與投射桿固定連接在一起，由於缺乏甩動的力量，是投不遠的。

一則電視上〝鋼筋水泥吊橋被風吹垮〞的轉播報導，引發了我們的研究興趣，想要知道為何風作用在橋上，會引起橋面的振動扭轉？ 風吹造成空氣的波動，為了瞭解波的現象，我們先觀察生活中常見的水波、聲波及繩波的振動。於是我們設計了(1)在池塘中丟石子，進而發展出水波槽實驗。(2)以提琴弓在金屬板邊緣拉奏，造成板面上細砂跳動而呈現各種克拉尼圖形。(3)以甩動童軍繩產生繩波，進一步製作鞦韆，觀察其受風力的運動情況。(4)最後，製作模型吊橋，以觀測受風中橋面的變化。 從實驗結果，我們歸納出無論在水面、金屬板面或橋面施力，造成的振動，藉由介質產生波的前進，波碰到阻擋會反射，與原來的波交疊形成不振動的「節點」。包括水波槽中形成的格狀波紋，及金屬板面細砂呈現的克拉尼圖形，都是振動、反射與節點交互作用的結果。至於風吹吊橋實驗中，我們發現頻率與角度是影響橋面振動的關鍵因素。雖然我們的吊橋實驗無法驗證橋的斷裂，但的確觀察到(1)間歇來回的風比持續風容易造成受風橋面的扭曲晃動。(2)45度風向比垂直風向更容易引起橋面的晃動。(3)減少同頻率的振動，可降低橋面斷裂的危險。

有一天在回家的路上看到工人在砌牆蓋樓房，工人砌磚的方式很特別，並沒有整齊的排列，而是交錯以階梯形的排法疊上去的，讓我感到很好奇，而在五上的自然課程裡，也曾經討論到力的作用，學過如何測量力的大小，因此，進行實驗探討獲得的結論如下：一、在疊砌磚牆時須有規則的疊砌，磚塊與磚塊間須交錯排列，利用上方磚頭的重量去固定下方的磚頭，將自身載重與其他外來力量均勻分布，使牆面穩固，才不至於力量集中在某一點上，而造成破壞。二、牆面受到水平方向的施力對牆面穩固性破壞力較小，較不易使牆面倒塌；但受到斜角或垂直方向的施力對牆面穩固性破壞力較大，較容易使牆面倒塌。三、磚塊的長度與寬度都會影響牆面的穩固性，長度越長或寬度越寬，都能使牆面的穩固性越佳；而磚塊的厚度較不影響牆面的穩固性。四、磚牆底面積的大小是影響牆面穩固性的重要因素，底面積越大（如越長或越寬），牆面的穩固性越佳。五、磚牆的疊砌，一定要兩兩交錯重疊，即所謂交丁，其中以１／２交丁方式最能承受力量，能使牆面穩固性越佳。六、牆面需要承受較大載重時，可使用丁式砌法或豎砌；而只是隔間用的分隔強（即所謂非承擔重牆），採用一般的順式砌法即可。

使用天平的桿槓原理來量測磁鐵磁力。天平的一邊是磁鐵的吸力，另一邊是塑膠瓶裝水，當天平達到平衡時，水的重量就代表磁鐵的吸力，我們利用這個自己做的工具，進行了許多有關磁力的研究。首先我們用塑膠間隔墊片架高磁鐵和鐵片的距離，發現距離愈小磁力愈大，但並不是等比例的變化；探討不同材料對磁力的阻隔，發現有磁性反應的鐵片，最能阻隔磁力，而無磁性反應的材料，反而不會阻擋磁力；而阻隔鐵片的面積、厚度增加時，阻隔磁力的效果就越好，但並不是一直增加，就可以完全阻隔，有趣的是，到達一定的面積和厚度時，磁力就不再減弱了。

在六上自然課「氧與二氧化碳」這個單元，課本教我們做的二氧化碳滅火器，會因漏氣導致壓力不足，噴不出氣體來滅火，所以我們想要研發出一個成功的替代品，讓老師和小朋友在課堂上有更好用的教具。在研究中，我們先決定產生二氧化碳的材料，最後選擇以優點最多的醋去和小蘇打粉混合；然後用600c.c.的可樂瓶設計出一個簡易型滅火器，發現在600c.c.的尺寸下，只需要4c.c.的醋和0.39公克的小蘇打粉，就能把燭火熄滅；並且研究出上述瓶子大小和材料量的關係等比例縮放後，也都可以成功地滅火；而在研究過程中，更發現瓶子的氣密性是實驗能不能成功的關鍵；最後在不斷的研究和改良下，終於研發出兩型操作簡便又可重複使用的二氧化碳滅火器教具。

本研究探討向日葵的生長與費式數列的關係，從觀察研究中發現：向日葵有向日的現象，但不會隨著太陽旋轉。而向日葵的花數、子葉、本葉對生數、相對葉間隔數、螺旋葉序角度、種子的螺線數皆符合費氏數列。從花苞到種子成熟，花盤會逐漸下垂，且大多數的向日葵最後會面向一定的角度和方位。

本研究主要在探討如何測量水的混濁度，從文獻中知道，測量混濁度的方法大多利用沙奇盤(Secchi Disk)或量筒法。這二種方法對我們來說都有不方便的地方，因此我們利用廢棄計算機上的太陽能光電池研發出一個測量溶液混濁度的工具。我們自己稱它為『光電池法』，它排除目視測量的不客觀，測出的數值我們自己稱它為 VTU(Volt Turbidity Units)，VTU 越低，混濁度越高；反之，越低。我們也探討影響溶液混濁度的因素有『濃度』、『顏色』及『溶質顆粒大小』。最後利用『光電池法』測量新店溪及淡水河的混濁度，發現新店溪下游的水最混濁，其混濁程度相當於 0.5~0.6g 的麵粉溶於 500 cc 的水中。

我們的實驗目的主要是探討蠟燭在打洞的塑膠瓶中如何延長燃燒時間？進而製作氧氣量控制器以持續供應氧氣，找出瓶外空氣與瓶內二氧化碳的對流方式，確認我們推論是否合理。經實驗發現，橫列和縱列上的洞數越多、縱列的數目越多，蠟燭的燃燒時間越長、同一縱列時，一個洞：開上、二個洞：開上中，蠟燭燃燒時間較長。最後並由實驗證明空氣容易由開中的洞進入，二氧化碳則由開上的洞離開，以形成氣體對流。

鍬形蟲是一群擁有發達大顎的昆蟲，因此民間俗稱牠為剪仔龜，歐美則稱牠為鹿角甲蟲?(Stag?beetle)，鍬形蟲自成一科，分類上隸屬於昆蟲綱，鞘翅目鍬形蟲科。鍬形蟲為完全變態之昆蟲，生活史可分為卵—幼蟲—蛹—成蟲，四個階段。實驗過程以不傷害蟲體、學習尊重生命為前提，研究目的如下：鍬形蟲生活史及構造、影響鍬形蟲戰鬥力的相關因素、探討鍬形蟲嗅覺部位與嗅覺訓練實驗。

「大指蝦蛄」為夜行性動物，喜歡躲於洞穴中，故具有背光性與向觸性，牠的地域觀念很強，不會任意離開居所。「大指蝦蛄」在有居所、體型差距越大、晚間、饑餓、黑暗、小空間等情境下，其打鬥與爭奪居所行為會較強，而且打鬥行為強弱與爭奪居所成敗，具有高度相關性。