生活與應用科學科

將社會科、鄉土教材的民俗童玩項目，結合自然科「力」的單元，以「竹筷槍」為主題，展開橡皮筋對力的表現的探討。再將橡皮筋彈性的探討結果應用到「竹筷槍」的設計及改良，並進一步研究如何推廣「竹筷槍」的方法。

我們將澱粉、高筋麵粉及糯米粉製作成環保膠，測試不同反應條件下黏著力的變化。發現澱粉環保膠的最佳黏著力的反應條件為：攪拌時間達九分鐘、水對澱粉的質量比為5:12、氫氧化鈉濃度為3.42%、反應溫度控制在35℃、硼砂濃度0.225%，製成的環保膠在木頭的表面具有最大的黏著力，單位面積可達30.97公斤重，我們將環保膠黏著在金屬、壓克力、玻璃表面發現加入洗衣精對黏著力有明顯的改善。將木頭表面在一百八十目的砂紙磨擦後，環保膠可達其最大的黏著狀態。我們在顯微鏡下觀察澱粉粒子的變化，發現加了氫氧化鈉的澱粉其網狀型結構會隨著時間的增加而漸漸吸水膨脹，攪拌九分鐘時網狀型結構最密，這時候的黏著力也會因為網狀形結構的膨脹因而上升。

福壽螺不斷的啃蝕農作物，對農業造成很大的危害。如果我們能主動去捕捉福壽螺，清除螺卵，必可達到抑制的效果。我們觀察福壽螺的習性，知道牠們最常出現在灌溉用小水溝後，希望能以方便又有趣的方式大量捕捉，於是討論想要製作一艘適合航行於水溝，能捕捉福壽螺的船。本實驗探討船體與承載重量的關係、動力對船速的影響、掃除器對清除數量的作用、網子對捕捉數量的影響，最後製作『無敵艦號』，並且改進它的缺點。改良後的『無敵艦號』，捕捉福壽螺和清除福壽螺卵塊的成功率提高了。 我們並且讓船在學校的池塘裡航行，不但可以當個稱職的『水中清道夫』，清除水中落葉，還可以拯救寒流來襲時，池塘裡的孔雀魚兒，真是一舉兩得。

為達到省力且不傷羽毛的大量撿球技術，我們開始進行資料的收集以及實際的測試。針對羽球的特性進行分析後，發現因羽球的重心因素，導致其掉落時，呈現底部朝下的狀態，並且產生偏置的現象，會造成收集上的困難。為克服羽球掉落時位置不固定的問題，因此我們開始思考如何對羽球進行「整列」的動作。本組以實際操作，分別七個動作，清楚說明整列動作、力學原理及拋物線收集。過程中我們運用羽球的重心、簡單的斜板力學原理，以達成省力收集羽球的目標。在模型、成品製作的過程中，我們也學習到手工具的應用，各式材料的使用與加工方式、了解其內涵與體會到製造設計的精神，未來，可大量應用在生活上的收集整列機器上。

本研究主要目的在於設計一套環保節能、價格低廉且維修方便的水族整合系統。因此我們針對市面上常見的水族設備進行優缺點分析，並且從冷卻、過濾與溫控三大方向進行研究與改良。實驗過程有以下幾點重要心得與發現：小型水族系統可採用致冷晶片(Thermoelectric Cooling, TEC)作為冷卻機的冷卻核心，其整體表現優於傳統壓縮式冷卻機；致冷晶片的「熱面」散熱越好，「冷面」致冷力也越好；致冷晶片雖然運作電壓越大時，降溫幅度越大，但最佳經濟模式為在電壓12V下運作；致冷晶片在室溫越高的情況下運作，冷卻效果越好；致冷晶片搭配電子式控溫器，水溫控制的精確度較高，但也因啟動次數較多，造成晶片故障率提高；我們所研發的「微風六型不鏽鋼冷卻平台」為升降水溫的最佳介面；「微風六型水族冷暖機」搭配「側面強制過濾+底部過濾」的過濾方式將可適用於所有的水族養殖系統；「微風六型水族冷暖整合系統」採模組化設計，維修容易、價格低廉且環保節能為值得推廣的水族整合系統。

本實驗是針對不同物件上的指紋所進行的研究。主要以粉末法與硝酸銀法、碘燻法呈現不同材質上的指紋，並將指紋置於不同環境中，觀察指紋殘留時間長短，結果發現物件材質會影響指紋的殘留時間；另外，我們也收集了不同年齡層與性別的指紋，觀察指紋呈現情形與殘留時間長短，結果發現年齡對指紋的呈現與否影響很大，這應該是年齡影響指紋上分泌物多寡所造成的結果。此外，我們發現布料上的指紋極難呈現。

以直徑4.00cm乒乓球作為球身、原子筆的塑膠筆心管作為轉軸，製作不同切口直徑及軸長的自製倒轉陀螺，並以自製發射器帶動自製倒轉陀螺旋轉，探討切口直徑、突出軸長與偏心率對倒轉陀螺翻轉的影響。發現倒轉陀螺必須兼顧球體的大小、轉軸長度、陀螺轉速等條件，才能從「轉軸朝上」旋轉，成功翻轉成為「轉軸朝下」旋轉。 我們製作出能最快翻轉成功的倒轉陀螺，平均只需約2.3秒就能翻轉成功，其比例為切口直徑2.00cm、突出球體軸長0.53cm；而翻轉成功後能繼續旋轉最久的倒轉陀螺，其比例為切口直徑2.00cm、突出球體軸長0.73cm，平均翻轉後還能繼續旋轉約17.3秒。兩者偏心率皆在0.37~0.39之間。 我們更進一步製作球體直徑10cm以上的大型倒轉陀螺，並將自製倒轉陀螺結合市購戰鬥陀螺的發射器，使自製倒轉陀螺更具科學性與娛樂性。最後我們從實驗中提出輕鬆快樂製作翻轉效果良好的倒轉陀螺要領，分享給大家。

一、設計一自製動力車模擬真的車體，及底片盒製作簡易的引擎(燃料引爆室)，再改良點火槍作為類似火星塞的引爆裝置。二、以改造的點火槍點燃酒精動力車，藉以探討燃料種類、濃度、揮發時間及燃料體積等變因對動力車速度的影響，藉以找尋乙醇燃料所能發揮最大動力下的條件。三、由於氣體膨脹後的急速產生的威力遠大於液體，所以我們便著手探討揮發時間對動力的影響。結果顯示，揮發時間愈長，動力愈佳。但有一上限，約在２分鐘後，效果便無太顯著差異。四、由實驗結果得知，在室溫(20~25 度)時，乙醇燃料受引爆而產生的動力，會隨著濃度增而提升，而相同條件之下，80%以下的濃度則需提高溫度才能順利產生動力。五、在固定體積的引爆室(底片盒)中，添加的酒精體積有一定的合適範圍，太少量不足以引爆，而過量的效果並無較好。

先畫出各種直角三角形並比較發現當某角度相同時，不論對邊、鄰邊或斜邊長固定，其對邊除鄰邊的比值皆相近成正比，我們可以鄰邊長×鄰邊長/對邊長的比值，求出所要測量的高度。再配合雷射光束導向性佳的特性製作可調角度的測量器，不僅較以往省時省力，也克服測量時地面空間狹窄及測高建築物的困擾。又自製可測空間距離測量器，透過兩端雷射光源的交會，順利測得不易丈量的空間距離、不規則物體的高度、深度，無需皮尺作為底部丈量工具。且運用在測量河面寬度、樹的最大直徑、觀測月亮高度、水平?測上…。並利用拆下聚光凸透鏡片的雷射筆可將物體清楚呈像的特性，配合一根頭髮，加裝在測具上後，可明顯觀察到0. 1 度的刻度，提高了精確性。

1. 電視新聞常見垃圾抗爭問題，使我聯想到房屋建築，為防止太陽熱\r 能進入，必須採用隔熱材料所引發之環保及防火問題，雖然與因一\r 般日常生活產生之垃圾所引發之垃圾抗爭無直接關係，但我想只要\r 此隔熱材料產生之垃圾日益增多，遲早會發生處理困難與抗爭問\r 題，讓我心想如果可以不使用隔熱材料而可以隔熱不是很好嗎？\r 2. 當我看到中華民國大氣層保護協會之會訊在討論CO2 與CFC 之排\r 放問題時，向我父親詢問隔熱材料之材質與來源，才知道隔熱材料\r 大部份為塑化材料，為達到有良好的隔熱效果，就必須發泡，發泡\r 劑都為CFC 類產品，該類產品會破壞臭氣層，塑化材料之來源為輕\r 油列解，以前常見高雄市楠梓區後勁地區居民抗爭，就是為了反對\r 五輕之興建，以前我不知道為什麼抗爭，現在我知道了，原來輕油\r 列解是一種高污染、高耗能源的工業，所以才受到反對興建，且電\r 力能源若取自火力發電，又是一種CO2 的排放及空氣污染的重要來\r 源之一，所以電廠的興建同樣遭當地居民所反對，也因此更堅定我\r 研究不使用隔熱材料的決心。\r 3. 有一次到同學家，他家樓頂有增建，用的是鐵皮搭建，雖然使用隔\r 熱材料，但仍甚悶熱，那時我靈機一動，若能使熱氣排出不就涼爽\r 了嗎？又看到電視新聞報導，又九二一災區臨時鐵皮教室熱的問\r 題，更讓我感同身受，由此引導出我研究的方向—空氣對流。\r 4. 九二一震災，震出了我的靈感，當初我非常納悶，這麼堅固的大\r 樓 — 板橋博士的家、台北松山東星大樓為什麼會倒，思索多日，\r 由各媒體報導，得知是建築結構與偷工減料的問題，但為什麼倒的\r 全部都是混凝土結構的大樓，而非鋼骨結構的大樓，後來經請教建\r 築界與資料收集，才知道鋼骨結構之抗震能力較強的關係，但鋼骨\r 結構使用的牆壁都是吊掛式，有一次參觀發明展，有一發明人設計\r 一輕質水泥，說如此可減少結構費用，又一發明人設計一種吊掛壁\r 板，材質使用的是隔熱材料，不符合環保，政府又一直在宣導環保\r 觀念，我靈機一動，思索著要如何設計一個既輕又符合環保之壁板，\r 當時我正在研究散熱屋頂之設計，當時對空氣對流研究到有一相當\r 成果，於是將散熱屋頂設計移用到璧板，發現效果不佳，引起我繼\r 續深入研究改進的興趣，經多次之實驗，才發現兩者之理論是互通\r 的，但結構是不同的，後來也提出專利申請，在很短的時間便被核\r 准發明專利，經延期半年公告，於今年二月十一日已在專利公報上\r 公告了（見專利公報），這是我生平第一項專利，而且又是發明專利，\r 所以我非常高興。\r \r 5.在台北市停車場火災，由電視報導見火之大，消防車灌水無效，真\r 是可怕，讓我想起有一次登山郊遊時，見一農夫在山坡地燃燒雜草\r 堆時的景象，起初農夫要點燃雜草不很容易，但當點燃不一會兒功\r 夫，火之旺，所引起風之大，情況類似，那時我只是想是空氣對流\r 的一種現象，新聞報導是什麼煙囪效應，我不懂，當東科大樓火災\r 時，由三樓延燒到十六樓，大家又再說煙囪效應問題，於是我又回\r 想到三、四年前，父親帶我到台南貝汝參觀商展，有一家廠商在展\r 示焚化爐，當在開始點火，火並沒有那麼容易就點燃，可是當點燃\r 後，火開始燃燒，起初火不很大，但不久火就愈燒愈大，在那時候\r 站在爐門前，就會感覺有一股強大的風被吸入爐內，而火燄則很大\r 的往煙囪竄升，這時我才意識到什麼是煙囪效應，且此時我對空氣\r 對流之研究已有相當之成果，因此我就知道煙囪效應為空氣對流的\r 一種表現，電視新聞又報導屏東縣有一間土地公廟，信徒燒金紙給\r 他時，金紙會一張一張自動跑到金爐內燃燒，信徒都說土地公會自\r 己算錢，非常相信土地公有靈，事實上也是煙囪效應所產生空氣對\r 流的結果，於是引發我對煙囪效應問題研究之興趣。