佳作

本研究主要在探討不事生產的雄蟻，為何會違反漢彌爾頓定律，而在生殖季節前就提早出\r 現。我們除了觀察雄蟻先成的時間及原因外，還要進一步討論雄蟻的地位及其對蟻巢的影響。\r 從研究結果發現，雄蟻確實是會在生殖季節先產生，且數量會在生殖季前一年的冬天達到高\r 峰。雄蟻先成的情形在山蟻亞科中最為明顯，且食物多寡、聚落大小等因素都會影響其雄蟻先\r 成；而管琉璃蟻（Ochetellus glaber）的工蟻會在沒有蟻后存在的情況下，自行產下未受精卵。\r 先成雄蟻在蟻巢中的地位僅高於工蟻，並會隨著蟻巢生存壓力的增加而逐漸下降，最後工\r 蟻甚至會透過各種弒親行為來調控雄蟻的數量進而減少蟻巢的負擔。雄蟻先形成除了能確保在\r 非生殖季時蟻巢基因的延續以外，還能提早為生殖季的來臨做準備。

本文利用尺規作圖的技巧求作三角形的第一型及第二型內接三角形，並擴展到任意凸多邊形。在第一型內接多邊形上找出其解的範圍，在第二型的順逆兩個內接圖形上，發現其解部分有共圓現象，部分有共橢圓或雙曲線的現象，直角△中有更多有趣的特性。關於正多邊形的第一型及第二型內接多邊形的尺規作圖，本文找到快速的畫法，並發現其解有許多特性。

本研究中，我們利用厭氧產氫菌分解有機質，由過程中找出厭氧產氫菌醱酵產氫最佳環境因子，再於攪拌式反應器中添加活性炭粉進行連續式醱酵產氫實驗。在一系列的研究下，最終找到最佳環境因子醱酵產氫，分別為污水處理場污泥、培養溫度40℃、攪拌速率150?rpm、蔗糖為基質碳源濃度為30000?mg?COD/L、pH?值維持在pH=6.0，為最有利於厭氧產氫菌進行產氫。而於攪拌式反應器內添加活性炭粉，將有助於液態產氫污泥凝聚成顆粒污泥，而本研究於HRT=1?h時，產氫速率可提高到7.03?L/h/L，相當於每日每公升反應器可產生168?L的?H2，最後產生的氫氣結合氫氣純化裝置與燃料電池後，產生電壓最大可達3?V，已成功讓1.5?V?燈泡發亮、電風扇轉動與進行水的電解實驗。希望本研究將進一步應用在澱粉或纖維素醱酵產氫，以分解自然界許多過剩的廢棄物質，成為一種潔淨環保再生的未來能源。

本研究是從自然與生活科技領域中有關「力的世界」單元出發，探討斜坡角度與四輪車行駛距離及穩定度的關係，並模擬真實駕駛環境，研究車子受到撞擊時，車中不同位置的「乘客」其位移情形，並找出降低「乘客」位移的方式。最後，再與真實生活中的行車環境作對照，找出行車最安全的情境及最安全的座位。我們利用一整年的時間完成研究，研究的過程中，我們透過實驗了解複雜物理系統中的簡單原則，不僅讓我們感受科學的迷人之處，也能更享受學習科學的樂趣，獲得非常多的收穫。

m 個杯口向上的杯子，每次翻轉 n 個，讓所有的杯子朝下最少需要翻轉幾回合？去年的全國科展有一優勝作品，探討的正是這類問題。經過研究，我發現該文因較缺乏系統性，沒有提出快捷翻轉杯子的策略，在未證明翻轉次數確實是最少的情況下，即從所得數據歸納最少翻轉次數的公式，所以沒有發現部份結論有誤。一般研究杯子翻轉的問題都是在每一回合計算正反杯的數量變化，可是當杯數和翻量變大，這種計算杯數差的方法會十分複雜。因此本研究創造了三種特殊且簡易的操作法，分別稱為折半法、對稱法及折半法+對稱法。文內將介紹如何用這幾種快捷的翻法解各類型翻轉杯子的問題，並證明所得的確實是最少翻轉回合數。最後，本研究還會討論以連續數翻轉杯子的延伸問題，並設計一些生活應用題，以推廣研究的結果。

透過對擋風板的各種實驗，探討是否能減少風、雨對人的影響，找出最適用於各種地區的擋風板。我們得知：1. 擋風板能減少機車行進時，風、雨對人的影響，前座位置所受風、雨的影響最小。2. 擋風板的高度、寬度和溫度變化、受雨量成負相關。（1）擋風板的高度：人坐在椅座上半身的高度比多風地區約為0.9：1 ，多雨地區約為1.6：1 ，一般地區約為1.25：1，效益最大。（2）擋風板的寬度：人坐在椅座上的寬度比，在各地區約為1.25：1，效益最大。3. 擋風板的傾斜度、車速和溫度變化成正相關、和受雨量成負相關。4. 擋風板的曲度，縱軸：橫軸的比值為0.8，以擋風板曲面兩端2㎝往下15°時，效益大。5. 車速快，擋風板能發揮更大功用，受雨量的確減少更多。

突堤為突出海岸之海岸保護工程，具有攔截沿岸漂砂、控制海灘地形、改變海岸線方向、阻擋沿岸流或改變潮流方向的功能。本實驗係使用一大水槽，模擬突堤效應的發生，觀察它對堤前、堤後的影響，並藉由外海堆沙圖形，來觀察分析出水流繞射過堤岸後之情況。並控制變因，改變突堤長度或波的入射角，發現當堤長愈長或入射角愈大時，在堤後的侵蝕會增加，且侵蝕距離越遠。另外還推廣至形狀上的差異。L 字型，凹處堆積現象最多，且堤後侵蝕最少；T 字型，堤前、堤後的凹處皆可堆積，且可應付不同的入射波。為了佐證實驗上得到的結果，確定得到的結果與真實情況是否相同或相似。藉由探究於實地探察來驗證，以得更多深入的探討。然而，海岸工程如果單以堤防做防堵泥沙或波浪的思考，往往過於簡化，在堤防附近的海岸常引起意想不到的嚴重淤沙或侵蝕。因此海岸工程設施影響海岸波浪的沉積與侵蝕作用對海岸地形的改變可謂牽一髮而動全身，的確是不可不提防啊！

在一年多的時間裏，我們觀察和培育了三個世代的蠶兒，參訪了台灣池上、苗栗及中國北京的蠶桑養殖場或展示中心。(09 )(11) 這段期間，我們不斷在「產生疑問─獲得解答」的過程中循環，其中對於「圓繭的存在價值」的疑問最大！我們藉由觀察、對照比較和設計一些理化實驗，發現圓繭具有多項優點，首先，可以讓蠶家族相當安全又舒適的完成變態；其次，圓繭在物理上的很多特性，如果人類能善加利用，相信會有遠遠超越僅將蠶繭發展在紡織業上的成就。

這個研究從五上自然與生活科技領域中「力與運動」的單元出發，探究最佳翻滾紙彈簧的條件，及影響翻滾的因素。 『DIY』的樂趣，是我們研究這次主題“翻滾吧！『毛毛蟲』”的動力。使用容易取得的紙張，居然能做出有趣的玩具，實在簡單又有意思！首先我們從製作可翻滾的紙彈簧中發現：紙彈簧的內/外直徑大小、圈數和黏接方式都是製作紙彈簧的要件，其次我們也了解到重力、摩擦力、力矩，是紙彈簧翻滾的原因。透過實驗發現：紙張種類、紙張厚度與重量、砂紙粗細、斜面材質、斜面角度、翻滾的位置、不同造型都會影響紙彈簧翻滾的情形，利用前面的實驗結果，可以輕鬆製作出最會翻滾的「紙彈簧」。

日常生活中有許多活動會產生熱能，這些熱大多直接散失掉，沒有被完全利用，例如：烹煮食物、烤肉等產生的熱。本研究在探討如何回收這些廢熱，以致冷晶片為工具進行溫差發電，並結合3D列印與雷射切割技術，自製發電箱與電器用品進行實際的生活運用。致冷晶片是利用熱端和冷端的溫度差來發電，針對熱端，探討了不同熱源的回收以及保溫的方式，包括材質和裝置；針對冷端，探討了散熱的方式和裝置。並依據不同廢熱的特性，研發出四種廢熱溫差發電裝置，包含太陽熱、熱湯熱、蒸汽熱、火源熱(以石頭蓄熱)等。最後更研發出整合型廢熱發電箱以驅動自製的電器用品，包括風扇、夜燈、攪拌器、食物解凍器，並可對手機充電，使廢熱不再廢而無用。