日新國小資優班114級 畢業專輯

臺市⽇國⺠⼩學

Rixin gifted class

指導老師：張乃文老師 壹、緒論

一、研究動機

近期，高速公路的開拓帶動了人類的交通但也同時造成生物很大的衝擊，像是公路上路殺狀況 頻繁，許多人開始關心如何在道路上重建生態，並以動物通道為生態橋樑；另一方面雖然高速公路 自然環境多樣且豐富，但隨著外來種入侵，也造成許多動物棲息地被破壞和佔用，因此高公局目前

也開始在苗栗等高速公路上建造多功能橋樑，不但能讓人類通行，並建造了自然廊道也能同時讓動 物安全的跨越公路。

二、研究目的

(一)探討不同形體單根材料的承載力

(二)探討不同形體建構不同生態橋體的承載力

(三)探討不同植物在不同水量的吸水程度

(四)探討不同植物的微氣候測試

三、研究問題

(一)1-1

比較同尺寸，不同材質的單根材料承載力？

(二)2-1

比較冰棒棍建構同結構、同跨距，不同生態橋體的承載力？

2-2

比較竹筷建構同結構、同跨距，不同生態橋體的承載力？

2-3

比較方形飛機木建構同結構、同跨距，不同生態橋體承載力？

(三)3-1

比較不同植物在同面積、坡度為 0 且水量為 6400ml/30s 的吸水程度？

3-2

比較不同植物在同面積、坡度為 0 且水量為 7600ml/30s 的吸水程度？

(四)4-1

比較不同植物在同面積的橋面溫度變化？

4-2

比較不同植物在同面積的橋面濕度變化？

4-3

比較不同植物不同風速在同面積的植物流失率？

/解釋

(一)

生態橋：本研究的生態橋為高速高路的生態橋樑，為符合生態環境需求，將實驗不同橋體 搭建生態橋的負載力，以了解各橋體的受力程度。本研究將不同橋體建構成符合自然環境 的生態橋，並從中探討生態橋的承載力。

橋樑類型 受力方向 圖示

水平分力

優缺點

力學概念 達文西橋 (拱橋)

樑橋 垂直分力

斜張橋 垂直+水平 分力

穩固、可做生態 橋樑、較為環 保、較柔軟

最為普遍、穩

利用交錯的摩擦力，使 它形成有弧度的橋樑(拱 橋)，受力後重力會左右 分散至兩側。

固、可做生態橋 樑、費用成本相 對低 用樑柱撐住橋面，使中 心處也可以使用橫向作 用力支撐，橋體受力方 向多為垂直互相抗衡的 受力方式。

成本高、穩固、 可做生態橋

利用多根繩索與中央塔 架，牽引住橋面的部 份，使它平均受力。

(二)承載力：本研究承載力，是指物體在橋體的某一面受到重力時的最大承重力。

(三)形變率：本研究形變率代表橋樑在受力後，橋樑形狀改變的幅度，公式為(材料受力後跨 距長度-材料初始跨距長度)÷材料初始跨距長度。

(四)植被類型：植被在空間上遵循一定的規律性，會因為生長環境的不同而被分類，譬如高山 植被、草原植被、海島植被等。下表為本次實驗的草皮簡介：

草皮

類型 照片 簡介 優點 缺點

台北草

● 禾本科

● 結縷草屬

● 多年生草本 植物

● 喜溼但不耐 浸水

● 葉質柔嫩

● 莖葉細小

● 抗蟲能力好

● 耐酸、耐鹽、耐

旱

● 具隔熱效果

● 可防止土壤流失

● 不耐浸 水

● 雜草處 理不易

● 生長速 度緩慢

苔蘚

● 苔蘚植物門

● 蒸散作用微

弱

● 不需要土壤

● 葉和莖都可 以直接吸收

● 易於長距離傳播

● 氣候條件和大氣條件 要求較少

● 水分不易喪失

● 表面可吸收有害物質

● 大氣濕度 要求嚴格

● 表面可能

附著有害

物

● 水分不易

常春藤

二、相關研究

養分 維持

● 五加科

● 常春藤屬

● 適合夏天、

秋天生長

● 耐寒力強

● 環境適應力強

● 高照要求少

● 土壤需求少

● 常有蟲害

● 不適合高 溫悶熱

● 容易感染

● 有中度毒 性

作品 年代 標題 內容摘要 與研究相關

中華民國

第 63 屆科

展(2023)

中華民國

第 59 屆科

展(2019)

「橋」見摩擦力探討達文西橋不 同結構之形抗

中華民國

第 61 屆科

展(2021)

達文西橋

中華民國

第 57 屆科

展(2017)

塵土飛不飛-土磚 對揚塵抑制之效

力分析

砂飛土跳 雨水 沖刷砂土之模擬 實驗研究。

1. 發現達文西橋能將上 方的負重承載都平均 的向下、向外分擔， 負重結構十分穩定。

2. 發現達文西橋上下左 右的力都平均分擔， 負重結構十分穩定。

1. 達文西橋以不同的搭 建方式造成的摩擦力 與形變率。

2. 發明了一種「四面 橋」也就是一個 「十」字形的達文西 橋。

1. 測試關於土磚的各種 實驗。

2. 模擬雨量進行土磚沖 刷實驗。

1. 至溪流附近採集岩石 進行實驗。

2. 本研究進行沖刷並研 究彈跳高度、滲水 量。

1. 透過橋面中心變化高度與 兩側跨距長度來推算形變 率。

1. 發現達文西橋高失敗率的 借鑑，我們決定採用將木 棍都做成「井」字形結 構，減少誤差。

1. 透過每分鐘水龍頭的進水 量和毫升量，計算流速 等、以進行耐沖刷實驗的 設計。

1. 本研究的吸水實驗從中推 論出其每分鐘水流量和毫 升量，並嘗試不同植物測 試耐溪水程度。

二、研究工具

工具 澆水器 木板 字典 尺 熱熔膠槍 手工鋸 風速計

圖片

功能

植物耐沖刷

測試時使用

工具 linklt7697

圖片

功能 溫溼度實驗 主機板

植物耐沖 刷測試時 使用

DHT11

溫溼度感 測器

溫溼度實

驗的溫溼 度感測器

用於一公 斤砝碼

量測高度 與跨距

寶特瓶 (裝水) 鹵素燈

當作 2 公

斤砝碼

材料 飛機木 竹筷 冰棒棍

圖片

功能

為實驗的操

控變因的材 料

為實驗的 操控變因 的材料

實驗控制

變因的器 材之一

為實驗的 操控變因 的材料

為實驗的

操控變因 的材料

材料 紙黏土 磅秤 木工膠 土壤

圖片 功能 黏著草皮用

秤材料和 橋體重量 黏著橋體

附著於草 皮上

橋體 黏著劑

切割 材料用

測試電風 扇的風速

為實驗的 操控變因 的材料

為實驗的 操控變因 的材料

為實驗的 操控變因 的材料

四、實驗過程與方法

(一)探討不同材質單根材料承載力實驗：

1.使用不同材質、同長度，測試承載力，下表一為各材料的重量和負載力：

材料

項目

方形

照片(研究者自攝)

2.不同材質以 1 公斤、2 公斤、4 公斤、6 公斤、8 公斤、10 公斤進行負重實驗，觀察材

質受力後的形變關係如表二。

收集各式材質的搭建材料

量測材質的單位尺

將量測的材料平放在兩張 桌子中間，並且以重物懸 掛在單一材料的正中間觀 察其材料的變化狀態。

(研究照片為研究者自攝)

測試不同材質單一承載力，固定長度為 15 公分、高度為 0，跨距為 15 公分。

未施

重前

冰棒

棍量

測

3.不同材質以 1 公斤、2 公斤、4 公斤、6 公斤、8 公斤、10 公斤進行負重實驗，觀察材 質受力後的形變關係，如表三。(研究照片為研究者自攝)

4.觀察向度為單根材料隨著不同重量中心高度與兩側長度的變化，如表四：

(二)探討使用不同材質搭建生態橋的承載力：

量測方式為左圖，材料受力後中心 高度和跨距長度的變化 (研究照片為研究者自攝)

1.將比較同結構、同跨距、不同材質，在三種不同生態橋體的承載力，下表五為不同橋 體的工程尺寸圖：

工程尺寸圖(研究者電繪工程尺寸圖)

橋體

項目

達文

西橋 ( 拱

橋)

達文西橋、樑橋和斜張橋在同結構、同橋面寬度為 15 公分，跨距範圍在 30-35 公分，對於不同重量的承載力。

樑

橋

斜

張

橋

2.在測試的過程中，以不同材質搭建生態橋，如達文西橋、樑橋、斜張橋體如下表六為 不同材質搭建的生態橋體模型： 生態橋項目

達文西(拱 橋)

初始測量 (

)

斜張橋

初始測量 (

3.實驗不同橋體承載不同公斤數重物，記錄承載重力後橋面延伸長度與橋面中心和地面

的高度變化，如下表七。

表七為量測方式示意圖， 量測方式｜未施重高度-平行線至橋樑中央高度｜(絕對值)

(三)比較不同草皮類型在不同水量的吸水程度

1.將比較不同草皮類型，設置在相同面積 450 平方公分的木板上，重量均為 300 公克， 測試不同草皮在不同水量的吸水程度，下表八為不同草皮的草根類型： 草皮類型 台北草

草根類型

草皮類型

台北草

苔蘚

固定相同面積為 450 平方公分，草總量為 300 公克

常春藤

2.先轉水龍頭，開啟不同大小，計算不同角度的總出水量，設置水管高度為 180 公分， 並且放入實驗水槽中，以定點沖刷 30 秒，計算水槽內的出水量，計算公式為(總水量水槽水量)÷總水量=吸水程度，步驟如下表九：

(1)準備水管接在水龍頭上，並固定至高 度 180 公分處。

(3)將水龍頭轉到指定角度，定點沖 30 秒。

(2)將指定植物放置在接水箱上。

(4)沖刷完後，拍照並測量水位高度 得知植物吸水程度。

3.將事先量好的出水量貼上標籤做記號，如下表十：

表十 為出水量毫升標記位置，3.8 公分為每秒 7600 毫升出水量、3.2 公分 為每秒 6400 毫升出水量 (四)不同草皮植物的微氣候測試(包含溫度、濕度和不同風速的流失率)：

1.溫濕度和不同風速實驗步驟因為有雷同的部分，所以有時可以同時進行，實驗前期查 找不同草皮類型和動植物的適合生長溫度，如下表十一： 草皮類型

適合生長溫度 15-30°C 18-30°C 10-25°C 動物適合生存溫度 15-35°C

2.將不同草皮植物放置於相同面積 450 平方公分的木板上，草加土壤的總量為 300 公克 (同上吸水程度實驗)，並且量測當天室溫，並以鹵素燈進行模擬日照，鹵素燈日照溫度 均為 230 度，如下表十二。

3.以溫度感測器每 5 分鐘作為一次量測記錄，總計為 25 分鐘。觀察其不同草皮的溫度變

化，各詳細實驗步驟如下表十三。

應用 linklt7697 和 DHT11 溫溼度感測器以 每 5 分鐘回報溫溼度，其中控制光源給予鹵 素燈照，持續照射 25 分鐘，觀察溫度變 化。

溫度感測器放置於草皮植物上方，約 1 公分 的距離。

4.查找草皮適合生長濕度，以及動物棲息地適合生長濕度，如下表十四：

適合生長濕度 (單位 RH) 65-100RH 70-90RH 50-60RH 動物棲息適合濕度(單位 RH) 30-70 (單位 RH)

5.將不同草皮類型放置於相同面積 450 平方公分的木板上，草皮加土量總重量為 300g(同 上吸水程度實驗)，並進溫濕度感測，感測器會以每 5 分鐘回報一次溫濕度數據資料。

6.等溫濕度實驗完成後，開始比較不同植物在不同風速在同面積的植物流失率，實驗前 期透過氣象局蒲福風級和教室電扇風級數進行風及對照如下表十五：

蒲福

風級

風的名稱 公尺/秒 電風扇風級 風速計測試(公尺/秒) 電扇與蒲福風級對照 2

3

肆、實驗結果

一、實驗一不同材質單根材料的承載力形變率數據記錄

(一)不同材質在不同重量的承載力實驗記錄：

不同材質進行三次實驗取平均數，實測高度差距和跨距差異，並計算形變率。下表十六 到十八為不同材質在不同重量承載力，測量皆以實測三次平均數為實驗記錄，(研究照片為

研究者自攝)：

表十六 實驗冰棒棍不同重量的承載力，固定材質長度 15 公分

實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤

施重

2 公斤 0.63 公分 0.1 公分 0.01

施重

4 公斤 2.75 公分 (斷裂) 0.95 公分 (斷裂) 0.07 (斷裂)

施重

6 公斤 N N

施重

8 公斤 N

施重

10 公斤

表十七 實驗竹筷不同重量的承載力，固定材質長度 15 公分 實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤 0.17 公分 0 公分 0

施重

2 公斤 0.23 公分 0.1 公分 0.01

施重

4 公斤 0.33 公分 0.2 公分 0.01

施重

6 公斤 0.4 公分 0.4 公分 0.03

施重

8 公斤 1.8 公分 0.8 公分 0.05

施重

10 公斤 0.9 公分 (斷裂) 1.6 公分(斷 裂) 0.11 (斷裂)

實驗

表十八 實驗方形飛機木不同重量的承載力，固定材質長度 15 公分

向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤 0 公分 0 公分 0

施重

2 公斤 0 公分 0 公分 0

施重

4 公斤 0.03 公分 0 公分 0

施重

6 公斤 0.07 公分 0 公分 0

施重

8 公斤 0.2 公分 0 公分 0

施重

10 公斤 0.23 0 公分 0

(二) 不同材質承載力形變率折線圖總表分析，如下表十九：

在 4 公斤時斷裂

竹筷的形變率最高

飛機木在不同重量 形變率都是 0

二、實驗二不同材質搭建不同橋體實驗記錄與分析

(一)不同材質搭建不同橋體的重量承載力實驗記錄：

在測試的過程中，不同材質搭構生態橋以 1 公斤、2 公斤、4 公斤、6 公斤、8 公斤

和 10 公斤，為重量測試單位，觀察在不同橋體的受力形變關係如下表二十到到二十八，以 下研究照片皆為研究者自攝：

表二十 實驗冰棒棍搭建樑橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤 0.1 公分 0 公分 0

施重

2 公斤 0.47 公分 0.27 公分 0.01

施重 4 公斤 0.87 公分 0.33 公分 0.01

施重

6 公斤 2 公分 0.7 公分 0.02

施重

8 公斤 1.17 公分 (斷裂) 0.63 公分 (斷裂) 0.02(斷裂)

施重

10 公斤 N N N

表二十一 實驗冰棒棍搭建達文西橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重 1 公斤 0.5 公分 0.37 公分 0.01

施重 2 公斤 0.97 公分 0.53 公分 0.02

施重

4 公斤 2.4 公分 0.73 公分 0.03

施重

6 公斤 2.8 公分 (斷裂) 0.67 公分 (斷裂) 0.03 (斷裂)

施重

8 公斤 N N N

施重

10 公斤 N N N

表二十二 實驗冰棒棍搭建斜張橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構 實驗向度 高度差異

施重 1 公斤 0.27 公分 0 公分 0

施重 2 公斤 0.67 公分 0.07 公分 0

施重 4 公斤 11.27 公 分 0.3 公分 0.01

施重

6 公斤 1.4 公分 (斷裂) 0.5 公分 (斷裂) 0.02 (斷裂)

施重

8 公斤 N N N

施重 10 公斤 N N N

表二十三 實驗竹筷搭建樑橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異

施重

1 公斤 0.23 公分 0.03 公分 0

施重

2 公斤 0.37 公分 0.07 公分 0

施重

4 公斤 0.57 公分 0.07 公分 0

施重

6 公斤 0.87 公分 0.07 公分 0

施重

8 公斤 0.27 公分 (斷裂) 0.17 公分 (斷裂) 0.01 (斷裂)

施重

10 公斤 0.23 公分 (斷裂) 1.53 公分 (斷裂) 0.05 (斷裂)

表二十四 實驗竹筷搭建達文西橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

施重

1 公斤 0.23 公分 0.03 公分 0

施重

2 公斤 0.37 公分 0.07 公分 0

施重

4 公斤 0.57 公分 0.07 公分 0

施重

6 公斤 0.87 公分 (斷裂) 0.07 公分 (斷裂) 0 (斷裂)

施重

8 公斤 0.27 公分 (斷裂) 0.17 公分 (斷裂) 0.01 (斷裂)

施重

10 公斤 0.23 公分 (斷裂) 1.53 公分 (斷裂) 0.05 (斷裂)

表二十五 實驗竹筷搭建斜張橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

施重 1 公斤 0.23 公分 0.1 公分 0

施重 2 公斤 0.4 公分 0.1 公分 0

施重 4 公斤 0.97 公分 0.23 公分 0.01

施重 6 公斤 1.87 公分 0.4 公分 0.01

施重 N N N

8 公斤

施重

10 公斤 N N N

表二十六 實驗飛機木搭建樑橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤 0.2 公分 0 公分 0

施重

2 公斤 0.27 公分 0.03 公分 0

施重

4 公斤 0.47 公分 0.1 公分 0

施重

6 公斤 0.57 公分 0.03 公分 0

施重

8 公斤 0.83 公分 0 公分 0

施重

10 公斤 1.3 公分 0.05 公分 0

表二十七 實驗飛機木搭建達文西橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異

施重

1 公斤 0.37 公分 0.13 公分 0

施重

2 公斤 0.5 公分 0.23 公分 0.01

施重 4 公斤

施重

施重 8 公斤

施重

10 公斤 1.13 公分 1.97 公分 0.06

表二十八 實驗飛機木搭建斜張橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異

施重

1 公斤 0.03 公分 0.03 公分 0

施重

2 公斤 0.07 公分 0.1 公分 0

施重

4 公斤 0.3 公分 0.07 公分 0

施重

6 公斤 0.63 公分 0.4 公分 0.01

施重

8 公斤 1.57 公分 0.43 公分 0.01

施重

10 公斤 1.27 公分 0.73 公分 0.02

(二)以不同材質搭建三種橋體的承載力折線圖總表，如下表二十九：

冰棒棍

樑橋的最大形變率

竹筷 斷裂

10 公斤時形變最高

達文西橋和梁橋數據資料相同

方形 飛機木

達文西橋形變最多

樑橋形變率最小

三、實驗三不同草皮植物在不同水量的吸水程度 (一)下表為不同植物在不同出水量的吸水程度分析總表，如表三十：

水量 不同草皮植物在不同水量的吸水率直條圖

6400ml /30s

台北草吸水率最高

7600ml /30s

常春藤吸水率最高

四、實驗四不同草皮植物的微氣候變化(包含溫溼度和不同風速記錄)： (一)下表三十一為溫度變化、濕度變化與不同風速的流失率折線圖總表分析：

實驗

項目

溫度

變化

微氣候實驗(包含溫濕度和不同風速分析圖)

溫度維持大約

度

當天溫度較低

濕度

變化

溫度維持變化相似

濕度維持相對高

表為不同風速植物流失重量記錄，記錄項目為實驗前總重量與受風後實驗總重量，以及重量比例改 變關係：

台北草

風速 2 公尺/秒

風速

風速

風速 2 公尺/秒

風速 3 公尺/秒

風速 4 公尺/秒

常春藤重量改變比例最多

不同

風速

台北草和苔癬有持續流 失，但常春藤則無

(一)實驗一發現：

1.單一材料的方形飛機木最穩固，就算承載10公斤，也沒有產生形變，而冰棒棍到承受4公 斤時就發生斷裂了，表示材質最脆弱。

2.竹筷雖然在承受10公斤的力時斷裂，但是由0.115(11.5%)的形變率可以得知，竹筷具有 韌性，受到超過6以上重物就會產生形變。

(二)實驗二發現：

1.冰棒棍搭建樑橋、達文西橋、斜張橋在10公斤時皆有崩塌現象發生。

2.冰棒棍搭建的達文西橋的形變最多，最高有到0.03(3%)；而斜張橋最少，最高只有到 0.02(2%)。

3.竹筷搭建的樑橋形變率沒有很大(最大0.02%)，並且平穩的上升，直到10公斤時才因受力 不平均而倒塌。

4.竹筷搭建的樑橋與達文西橋的形變趨勢相似，並且到8公斤時才有0.01(1%)的形變率，施 重10公斤時形變率有只有0.05(5%)。

5.竹筷搭建的斜張橋在6公斤時形變率只有0.01(1%)，但施重8公斤時因受力不平均而導致橋 體崩塌。

6.方形飛機木搭建樑橋就算施重10公斤也沒有產生形變。

7.方形飛機木搭建斜張橋在6公斤時只產生了0.01(1%)的形變，並且在10公斤時產生 0.02(2%)的形變。

8.方形飛機木搭建達文西橋在2公斤時只有0.01(1%)的形變率，而形變率隨著重量增加也上 升，施重10公斤時的形變率已高達0.06(6%)。

(三)實驗三發現：

1.以出水量6400ml/30s 進行實驗發現，台北草的吸水率非常高，高達0.24(24%)；而長春藤的吸水 率最低，僅有0.01(1%)；苔蘚的吸水率介於長春藤與台北草之間，吸水率為0.15(15%)。因此吸 水率最高為台北草；其次是苔蘚；而最低是長春藤。

2.以出水量7600ml/30s 進行實驗發現，長春藤的吸水率非常高，高達0.22(22%)；而苔蘚的吸水率 最低，僅有0.04%(4%)；台北草的吸水率吸水率為0.08(8%)；因此吸水率最高為長春藤；其次是 台北草；而最低是苔蘚。

(四)實驗四發現：

1.台北草、苔蘚、長春藤與無草皮初始溫度在20-26度不等，但經過照射25分鐘後，三種植

物和無草皮的溫度都將近在25-27度之間，發現沒有太大差異。

2.可能因為實驗長春藤那天溫度較低，所以初始溫度僅有20度。但照射一段時間後，發現長春 藤在溫度變化上有顯著的變化，表示常春藤植物能在相對的大氣中能維持一定室溫溫度。

3.台北草、苔蘚與無草皮從頭到尾濕度都在58-69度之間，但長春藤卻在86-94度之間，可能是 長春藤的蒸散作用較慢所導致；但也可能與測量日期當天溫度有關。

4.長春藤風速2m/s 到3m/s 的流失率顯著的上升(0.18(18%))，但到4m/s 的流失率卻是0(0%)， 有可能實驗太多次而導致流失率降低，但所屬風量只到微風等級如遇強風可能會有更多流 失。

5.苔蘚與長春藤到後面流失率都降低，或許是因為草根扎根較緊，重量也偏重，比較容易吹掉 的部分在一開始也都先吹走了，所以後期流失率下降。

6.長春藤在不同風速的流失率變化最大，而其次為苔蘚，流失率最小是台北草。

(一)單根材料最堅固的是方形飛機木可以耐重 10 公斤，其次是竹筷可耐重 6-8 公斤，而冰棒棍 最不堅固，只能耐重 4 公斤左右。

(二)整體來說，如果要搭冰棒棍橋體，樑橋是最好的選擇；而不同材質共搭建三種橋體，其中 用冰棒棍搭建的樑橋是最耐重，但還是不能承受超過 6 公斤以上；竹筷搭建的橋體形變率最 小；而最好的還是方形飛機木，以全部的材質比較橋體的形變率都最小，承載重量於 2-4 公

斤左右都幾乎沒有變形，以搭建生態橋環境模型的材料來說，使用方形飛機木建造並採用樑

橋形式，結構上相對穩定，承載力也較強。

(三)

在吸水量實驗中發現台北草和常春藤的吸水效果佳，在不同水量沖刷下有不同顯著結果、

表示植物耐吸水力高，能在短時間快速吸水，維持植物與土壤的穩定性。

(四)台北草，苔蘚、常春藤或無草皮，在日照照射下的濕度變化都差不多，但常春藤受到蒸散 作用影像濕度保持較佳，濕度維持較高，有顯著的濕度保持效果。

(五)台北草、苔癬和常春藤植物和無草皮實驗中，在日照照射下溫度變化都呈現在 25-26 度之 間，除了顯示高溫的日照溫度還是適合這些植物生長外，也發現常春藤雖受到當天初始溫 度影響偏低，而後 25 分鐘後也回升到 26 度左右。

(六)在不同風速實驗中，使用台北草流失率最小，其次是苔癬，常春藤流失率最高。

三、後續研究建議

(一)以樑橋來進行改建及結合,並找出最佳承載力的樑橋型態,從中也可以計算樑橋的不同長度 比例對樑橋受重時形變率的影響。

(二)增加植物多樣性來同時達到吸水、降溫、維持濕度、減少流失等,並讓動物會想去通行。

(三)使用溫室控制溫濕度,並同時觀察三種植物的溫濕度變化以及昆蟲棲息意願偵測進行觀察。

(四)使用其他偵測模組來觀察各種植物的作用是否影響生態橋的效能和保護條件,以及如何影響 周圍溫濕度。

四、研究心得

在這次實驗中，主題從原本的口罩到建築耐重，建築耐重到橋體乘載力，最後再到生態橋，可 說是歷經了多番波折，也做了許多準備，有舊版的達文西橋、使用智高蓋的橋體，還有廢棄的研究

數據，這些都成為了我們實驗的歷程，而真正的實驗中。乘載力實驗就是名副其實的「重訓」，接 連抬 6 公斤、8 公斤、10 公斤，手一直很痠，還要重複的修復橋體，修了又壞，壞了又修，很考驗 我們的耐心，在微氣候測試中，溫溼度在程式的部分搞了好一陣子，好不容易弄完，又接連出現裝 置上的問題，在那邊我們花了很多時間。風力實驗整個過程算是蠻順利的，一下就完成實驗了，也 沒花到甚麼時間，但在吸水程度實驗中，在繳件的前兩天才匆匆做完實驗，也因為沒有萬全的實驗 設計，所以在植物的實驗中出現不穩定的現象，這也讓我學到，一個實驗的設計是很重要的。

參考資料

邱璿綾、林汶靜(2023)。「橋」見摩擦力-探討達文西橋不同結構之形抗結果。中華民國第 63 屆中 小學科學展覽會。

李劭洋、林弘軒(2019)。達文西橋。中華民國第 59 屆中小學科學展覽會。

潘佳佳、蘇羽柔、李常恩、謝育騰(2021)。塵土飛不飛-土磚對揚塵抑制之效力分析。中華民國第 61 屆中小學科學展覽會。

鄒芸甄、涂庭瑄、許譯心、邱柏鈞、劉心溥、莊喬安(2017)。砂飛土跳 雨水沖刷砂土之模擬實驗 研究。中華民國第 57 屆中小學科學展覽會。

探討不同變因對仙草凍離水現象的影響 研究者：周冠甫

壹、研究動機

我在家裡看到一篇新聞報導:仙草製品製作過程中添加的「凝膠物」在降溫老化 後，與水產生「離水」現象，一擠就流掉，導致水分無法保存在仙草粉中的澱粉，讓 消費者不敢食用，所以想要透過研究找出降低離水現象的方法，讓仙草凍可以保存較 久方法。再查了另一篇新聞報導，內容是為了加速凝固，降低熬煮時間、增加濃稠度 及潤滑口感，在仙草凍里面加入有對人體不太好的鹼粉和黑膠，因為我的實驗有受到 時間限制，所以我也想透過實驗找出能跟鹼粉黑膠一樣可以大幅減少凝固時間的天然 凝固劑。最終目標是讓想要自製仙草凍的人透過參考我的研究製作出健康、且可以保 存較久的仙草凍。

貳、研究目的

1.不同的添加物(凝固劑)對於凝固時間的影響

2.不同的儲存溫度對於仙草凍離水現象的影響

3.凝固劑中不同比例的直鏈澱粉、支鏈澱粉對於仙草凍離水現象的影響

參、研究問題

1.什麼是離水現象?

2.什麼因素會發生離水現象？

3.凝固的原理是什麼？

4.什麼因素會導致凝固？

5.什麼是支鏈澱粉和直鏈澱粉?

6.什麼是糊化、回凝和老化?

壹、仙草製品的製作方式 一、仙草茶葉的作法

第一節 仙草製品

1. 採收仙草上部的嫩枝葉，並進行日光曬乾。

2. 將仙草枝葉裁切小段。

3. 將仙草葉乾燥後加溫焙炒，增加風味及茶湯色澤。

4. 篩出粗長枝葉再粉碎過篩兩次，建細度小於1公分。

5. 直接包裝或手工裝填入滷包袋、茶袋，以利後續熬煮或沖泡使用。

二、 仙草凍的作法:

1. 水煮沸

2. 加入即溶仙草粉

3. 仙草一碗地瓜粉水慢慢加入仙草汁一邊加熱一邊攪拌慢慢的仙草汁會變稠狀

4. 仙草汁倒入容器中待涼後冰冰箱。

三、燒仙草的做法:

1. 水煮沸

2. 加入即溶仙草粉

3. 仙草一碗地瓜粉水慢慢加入仙草汁一邊加熱一邊攪拌慢慢的仙草汁會變稠狀

4. (前面的步驟與仙草凍差不多)，只是不放涼，且加入煮熟的八寶料或湯圓、芋 圓、熟花生、紅豆、薏仁等熱的配料。

小結：

大多仙草凍的製作方法都是使用即溶仙草粉，因為非常容易就溶再一起，所以使用即 溶仙草粉，只需將水加熱至煮沸，再將仙草粉倒入，並攪拌均勻，接著加入凝固劑， 攪拌均勻冷卻至凝固，只需5分鐘左右即可完成，無須像熬煮仙草一樣需要好幾個小時 用來熬煮仙草凍。

貳、比較天然與不天然仙草凍

以下是比較含有較多天然成分和較為不天然成分的仙草凍的表格: 天然成分的仙草凍 不天然成分的仙草凍

溶水性

顏色

香味

口感

添加物

加熱後

透光性

強

茶色

清草香

軟嫩

米漿或地瓜粉

變很軟

穩定

黑色

略苦味

韌Q

鹼粉\黑膠

融化成較像液體

透光 不太透光

第二節 離水現象與凝固現象 壹、離水現象

澱粉遇水並加熱時，水會進入澱粉中，而變濃稠，這叫做糊化，就像是做粥一

樣，澱粉顆粒吸水變大，變得更粘。這時，澱粉的結構會改變，變得像膠一樣，此時 澱粉變成了糊化澱粉，有許多的功用，如:糨糊、早餐穀粉、米麩、代餐及休閒食品之 研發。

如果你把這些糊化澱粉放在冷的地方降溫（像是冰箱裡），水分會被澱粉擠 出，這就叫做離水現象。這是因為澱粉顆粒又變得比較緊，水分被擠出來了。就像果 凍，放久了會有一些水分流出來一樣。

照 片

說 明

正常的仙草凍外表光滑，且表面十 分平整。

(上面的圖片是還未切過的)

冷凍冷藏後，仙草凍中的澱粉放水出 來，出現離水現象，呈現有水被擠出來 的現象，使外表變的像菜瓜布、凍豆 腐、海綿一樣有氣孔。

小結：

糊化是澱粉吸水變膏狀，變得濃稠，成為糊化澱粉，糊化澱粉降溫後，澱粉顆 粒又變得比較緊，水分被擠出來了，這叫做離水現象。離水現象會影響仙草凍的口感 和外觀，所以我要做出可以長時間儲存在冰箱，不會離水現象的仙草凍。

四、離水現象的相關名詞解釋

專有名詞 蒐集到的資料整理

糊化作用

水合作用 (反應)

1.當澱粉和水泡在一起，再加上 足夠的高溫，澱粉的結晶結構就 會被破壞，造成不可逆的體積膨 脹，這就叫做「糊化」。

1.水合作用是水分子整體進入物 質分子，從而使物質體積增大的 作用。

2.無機化學中指物質溶解在水裡 時，與水發生的化學作用。一般 指溶質分子（或離子）和水分子 發生作用，形成水合分子（或水 合離子）的過程。

例如:

無水硫酸銅與水作用生成五水硫 酸銅：CuSO4+5H2O⟶CuSO4 5H2 O

氧化鈣與水化合生成氫氧化鈣： CaO+H2O⟶Ca(OH)2

二氧化碳與水化合生成碳酸：CO 2+H2O⟶H2CO3

3.在化學中，水合反應（hydrat ion reaction），也叫作水化， 是一種化學反應，其中物質與水 結合。 在有機化學中，將水加 入不飽和底物中，該底物通常是 烯烴或炔烴。

這種類型的反應 在工業上用於生產乙醇，異丙 醇，和2-丁醇[1] 。

在無機化學中指物質溶解在水裡 時，與水發生的化學作用。一般 指溶質分子（或離子）和水分子 發生作用，形成水合分子（或水 合離子）的過程。

我的理解與說明

當澱粉和水泡一起在足夠的高 溫，澱粉就會造成不可逆的體積 膨脹，與水糊在一起，這就叫做 「糊化」。

水合作用:是水分子進入物質分 子，从而使物質體積增大的作 用，糊化不同，雖然都會導致融 在一起，但是水合作用是化學作 用。

凝膠作用

1.凝膠(gelation)：大多數糊化

的澱粉在冷卻時使得纏繞現象增 加，以及澱粉分子間的氫鍵形 成，將許多水分子保留其中，因 而形成凝膠(gel)，會失去其流 動性，此現象謂之凝膠作用(gel ation)。

2.由溶液或溶膠形成凝膠的過程 稱為膠凝作用（gelation）。

又稱凍膠。溶膠或溶液中的膠體 粒子或高分子在一定條件下互相 連接，形成空間網狀結構，結構 空隙中充滿了作為分散介質的液 體（在干凝膠中也可以是氣 體），這樣一種特殊的分散體系 稱作凝膠。沒有流動性。內部常 含有大量液體。

凝膠：又稱凍膠，就是糊化澱粉 在冷卻時堆疊凝聚再一起，將許 多水分子保留其中，而形成失去 其流動性的凝膠，此過程稱為凝 膠作用，就是由溶液或溶膠形成 凝膠的過程稱為膠凝作用。

回凝作用

當米煮熟之後，再經過冷卻，澱 粉會重新建立結晶結構，此即回 凝現象，這也是為什麼冷飯吃起 來會比較硬的原因。

老化 -回凝：一旦凝膠形成後，會逐 漸形成堅硬的組織，此種現象叫 做老化(retrogadation)。主要 是直鏈及支鏈澱粉間的氫鍵逐漸 增加，使凝膠的組織愈來愈密， 而形成有組織的結晶化構造，於 是組織便顯的較硬。

澱粉本身不溶於水，但會和水產 生水合作用，即泡在水裡會使體 積膨脹，但將水移除後就會恢復 較原狀(因為大多時候無法完全 復原)。

回凝(老化)：一旦凝膠形成後， 會逐漸形成堅硬的組織，此種現 象也叫做老化。主要是澱粉間的 接觸逐漸增加，使凝膠的組織愈 來愈密，而形成有組織的結晶化 構造，於是組織就顯的較硬。

失水反應

失水反應（英語：dehydration reaction），也稱脫水反應，是 消除反應的一類，反應中反應物 發生脫去水的化學反應。加速失 水反應進行的化學試劑一般稱為 失水劑。醇失水成烯或醚的反應 是常見的失水反應之一，反應通 常需要藉助布朗斯特酸催化，以 使不好的離去基團羥基（-OH） 轉化為易離去的水（-OH2 +）。

有機合成中的失水反應主要有： 醇失水成醚：醇變醚加水 補充：脫水（dehydration）是 一種化工單元過程，是水合的逆 過程。把水分子從物質分子中解 脫出來，對於單純的水合物來 說，比較容易，一般只要加熱使 水脫離蒸發就可以了，如將碳酸 鈉水合物晶體加熱，就會脫水成 為碳酸鈉粉末。但對於只和水分 子部分結合成為新的物質，脫水 就必須藉助催化劑或控制其他條 件，如將乙醇脫水制乙烯或乙醚 等。有時單純的物理乾燥也叫做 脫水，如食物脫水以便貯藏，防 止微生物繁殖引起食物腐敗等。

和離水不同，失水反應，是化學 變化，也稱脫水反應，是消除反 應的一類，反應中反應物發生脫 去水的化學反應。醇失水成烯或 醚的反應是常見的失水反應之 一，反應通常需要藉助布朗斯特 酸催化，以使不好的離去基團羥 基（-OH）轉化為易離去的水（OH2 +）。

有機合成中的失水反應（水合反 應）主要有：醇失水成醚：醇變 醚加水。

小結：

1.離水現象、老化、回凝之間的差異:

老化和回凝是一樣的，都是把澱粉變硬變乾，把水擠出，產生離水現象，就是發生老 化(回凝)時，也會伴隨著離水現象。

2.澱粉的變化：

一開始水和澱粉會產生水合作用合在一起後，發生糊化作用，接著高溫使澱粉和水發 生糊化作用，經過降溫後，產生了回凝作用(老化)和離水現象一同出現。

3.減少離水的方法:

要減少離水，就要減少老化，所以要減少使用直鏈澱粉，或是用其他凝固劑(寒天，蒟 蒻等)來代替澱粉的作用。

壹、離水現象的相關研究

一、研究名稱：萬象「羹」新-探討勾芡液的黏度變化

摘要與自己研究有關，值得參考的內容 我的發現(說明)

由於直鏈澱粉空間障礙小，所以較支鏈 澱粉易於老化，我們猜想可能是支鏈 澱 粉結構複雜，故分子間重新排列形成氫 鍵所需時間長，老化速度慢。

鹽和蔗糖能使勾芡液的黏稠度有明顯的 下降，延緩及降低老化離水的現象，然 而並不是 所有芡粉都適用，加鹽會提高 玉米粉的黏度，加蔗糖則促進樹薯粉的 老化。

由玉米粉實驗結果發現，玉米粉顆粒 小、糊化溫度高，應是玉米澱粉中直鏈 含量多、氫 鍵較強且結構較為緊密的關 係，因此我們加熱至 85℃仍無法使分子 中交結的氫鍵斷裂而 難以起糊，勾芡液 中仍有未完全糊化的玉米澱粉顆粒，使 得勾芡液透明性差、黏度低， 老化後形 成果凍般的凝膠。

若不加任何調味料的實驗結果可以發 現，純玉米粉黏度幾乎不隨時間、溫度 改變而改 變；添加支鏈澱粉的比例愈 高、黏度愈大，和樹薯粉有相似的情 形。

定溫的情況下，支鏈澱粉含量愈高者， 黏度較高，且溫度改變對其黏度影響較 大。高溫 時，直鏈分子運動速度較快， 不利氫鍵形成，故直鏈澱粉含量較高的 勾芡液不易產生老化現象。

支鏈澱粉比直鏈澱粉不容易老化，因為支鏈 澱粉結構較為複雜，使分子間重新排列形成 所需時間較長，老化速度變慢。

鹽和蔗糖能使部分勾芡液的黏稠度有明顯的 下降，延緩及降低老化離水的現象，但加鹽 會提高玉米粉的黏度，加蔗糖則促進樹薯粉 的老化。

直鏈含量越多、氫鍵越強且結構越為緊密的 關係，使糊化溫度越高。

直鏈黏度幾乎不隨時間、溫度改變而改變； 添加支鏈澱粉的比例愈高、黏度愈大，和樹 薯粉有相似的情形。

溫度改變對支鏈澱粉黏度影響較大。

高溫時，直鏈分子運動速度較快，對於氫鍵 形成不易，使直鏈澱粉含量較高的勾芡液不 易產生老化現象。

小結

(1)支鏈澱粉:不容易老化，添加支鏈澱粉的比例愈高、黏度愈大，和樹薯粉有相似的 情形，溫度改變對支鏈澱粉黏度影響較大，因為支鏈澱粉結構較為複雜，使分子間重 新排列形成所需時間較長，老化速度變慢，加溫過後可以回復。

(2)直鏈:直鏈澱粉較容易老化，但高溫(85度以上)時，直鏈分子運動速度較快，對於 氫鍵形成不易，使直鏈澱粉含量較高的勾芡液不易產生老化現象，且發生老化後不可 回復，黏度幾乎不隨時間、溫度改變而改變，直鏈含量越多、氫鍵越強且結構越為緊 密的關係，使糊化溫度越高。

(3)提高溫度、鹽和蔗糖可以延緩及降低部分勾芡液老化現象 依據以上的發現，我的實驗可以透過控制溫度、多使用支鏈澱粉、鹽和蔗糖來延緩部 分勾芡液老化現象(例外：但加鹽會提高玉米粉的黏度，加蔗糖則促進樹薯粉的老 化)，也要注意每種澱粉的直鏈澱粉、支鏈澱粉的量不同需要仔細查好再實驗。

二、研究名稱：驚天「凍」地～探討添加物對「蒟蒻果凍」凝膠 機制之影響與感官品評接 受度

摘要與自己研究有關，值得參考的內容

實驗組所有種類的糖都比未添加糖的 果凍 成形度更好些。

鹽巴的添加會使凝膠現象 被抑制，不容易凝凍。

蒟蒻果凍不適合放置在冷凍庫內，低溫會 破壞凝膠強度，使離水現象變嚴重。

蒟蒻粉和蒟蒻果凍粉不一樣。純蒟蒻粉是 不會凝固的，必須添加鹼粉，才會有凝固 作用；而蒟蒻果凍粉是添加有蒟蒻粉的果 凍粉，一般是鹿角菜膠和蒟蒻粉的混合粉 末，我們調查了很多大賣場，發現市面上 的蒟蒻果凍粉有很多額外的添加物和糖 分，我們希望能買到無糖且簡單成分的蒟 蒻果凍粉來製作。

有研究指出鹿角菜膠會抑制某些礦物質 （如鉀）的吸收，並會在一些人身上產生 腸胃道不適，建議勿食用太多，而且這種 膠若高溫就加入酸性物質，會產生「降 解」的小分子，不利人體健康，所以酸性

我的發現(說明)

加入任何種類的糖都能提升成形度， 鹽巴則會使凝膠現象被抑制，不容易凝凍。

低溫-5℃會破壞凝膠強度，使離水現象變嚴 重。

純蒟蒻粉是不會凝固的，必須添加鹼粉，蒟蒻 果凍粉需要無糖且簡單成分的蒟蒻果凍粉來製 作。

鹿角菜膠勿食用太多，因為那會產生腸胃道不 適。

添加物不要在高溫時加入。

蒟蒻粉含量越多越不容易出水，脆度越差 開始有點Q，但太多反而黏稠 2.蒟蒻粉不 會凝膠成固態，無法成固定形狀。

利用箱子中水的重量，壓著凝膠，測出凝 膠的強度。

蒟蒻粉含量越多越不容易出水，脆度越差開始 有點Q，但太多反而黏稠蒟蒻粉不會凝膠成固 態，無法成固定形狀。

本實驗參考 [驚天「凍」地～]的實驗，利用 箱子中水的重量，壓著凝膠，測出凝膠的強 度。

強度：彈性、硬度

小結

經由研究資料我發現到哪些對我的研究有幫助的內容？條列式列出來。

(1)加入任何種類的糖都能提升成形度，鹽巴則會使凝膠現象被抑制，不容易凝凍。

(2)低溫(-5℃)會破壞蒟蒻果凍凝膠強度，使離水現象變嚴重。

(3)鹿角菜膠勿食用太多，因為那會產生腸胃道不適。

(4)蒟蒻粉不會凝膠成固態，無法成固定形狀。

(5)蒟蒻粉含量越多越不容易出水，脆度越差，開始有點Q，但太多反而黏稠。

依據以上的發現，我的實驗如果採用蒟蒻粉，所以可以使用糖提升成形度也要注意低 溫會破壞凝膠強度，使離水現象變嚴重，但蒟蒻粉要添加其他凝固劑。

三、研究名稱：菱角變身秀

摘要與自己研究有關，值得參考的內容 我的發現(說明) 發現菱角因為熱量低，所以受減肥者的喜愛 菱角是熱量低的澱粉

越南菱角澱粉的糊化溫度範圍在 85~95 度 之間，溫度高於 85℃後，澱粉 糊的黏度急 速升高，但持續加熱，黏度不升高反而下 降，可能是澱粉糊顆粒產生水解，而 使澱 粉糊的黏度下降，所以使用時不可過度加 熱。

左營本地的菱角澱粉因在 75℃就可以糊 化狀，而且在達最高溫後，持續加熱 30 分 鐘，黏度還可以再增加，加熱不會破壞澱粉 之黏度， 所以低溫糊化及糊化後的穩定度 有利於發展成沖泡式食品。

左營菱角澱粉的黏度較越南菱角澱粉的黏度 高，而且熱穩定度也比較好。

菱角內含大量的直鏈澱粉，而直鏈澱粉容易 和沙拉 油中的脂肪酸會形成安定的物質， 而提高澱粉糊的。

小結

左營菱角澱粉的支鏈澱粉比越南菱角澱粉多， 所以使用左營本地的菱角澱粉加熱不會破壞澱粉 之黏度，但使用越南菱角澱粉不可過度加熱， 因為越南菱角澱粉的直鏈澱粉含量特別高。

經由以上研究資料我發現到哪些對我的研究有幫助的內容？條列式列出來。

(1)菱角是熱量低的澱粉

(2)左營菱角澱粉的支鏈澱粉比越南菱角澱粉多，所以使用左營本地的菱角澱粉加熱不 會破壞澱粉之黏度，但使用越南菱角澱粉不可過度加熱，因為越南菱角澱粉的直鏈澱 粉含量特別高。

依據以上的發現，我的研究可以使用熱量低的越南菱角澱粉，因為才不會造成健康的

負擔，也可以考慮使用不容易離水的左營菱角澱粉，也要注意不同菱角澱粉的直鏈澱 粉、支鏈澱粉含量不同，在我的實驗中需要注意。

四、研究名稱：添加不同食用膠對愛玉凍離水性與組織特性之影響

摘要與自己研究有關，值得參考的內容 我的發現(說明)

凝固製備條件包括ph、溫度、果膠濃

度、鈣濃度、糖濃度，缺少鈣離子會導 致，離水率較高，添加糖會高凝膠強 度。

改變凝固情況的方式很多，現在我比較 能做的有ph、溫度、膠濃度、糖濃度。

刺槐豆膠在千分之五時咀嚼性最高

蘭接膠則在千分之三時咀嚼性最高

褐藻酸鈉不同，它會導致咀嚼性變低

食用膠含量在千分之一時接受度最高，

濃度越高接受度越低。

小結

褐藻酸鈉會導致咀嚼性變低，膠則不 會。

大多人喜歡食用膠濃度較低的。

經由以上研究資料我發現到哪些對我的研究有幫助的內容？條列式列出來。

(1)改變凝固情況的方式很多，現在我比較能做的有ph、溫度、膠濃度、糖濃度。

(2)褐藻酸鈉會導致咀嚼性變低，膠則不會。

(3)食用膠含量在千分之一時接受度最高，濃度越高接受度越低。

依據以上的發現，我的研究可以用ph、溫度、膠濃度、糖濃度來改變凝固情況，也要 注意大多人喜歡食用膠含量在千分之一。

五、研究名稱：添加不同食用膠對愛玉凍離水性與組織特性之影響

摘要與自己研究有關，值得參考的內容

我的發現(說明)

比驚天「凍」地～探討添加物對 「蒟蒻果凍」凝膠 機制之影響與感 官品評的實驗，更可以減少離水率 的誤差，因為在后項中未料到空氣 遇冷凝結成小水珠，會附著在凍， 引響實驗結果。

可以使用尼龍網來分離離水後的水 和離水後的仙草。

小結

經由以上研究資料，我發現到對我的研究有幫助的內容:

1.離水率公式:離水率=[(仙草凍原重減已離水的仙草凍)除仙草凍原重]乘100%

2.作法:可以使用尼龍網來分離離水後的水和離水後的仙草，減少水分殘留在仙草凍

貳、仙草凍的離水率測量方式

本研究原先參考 [驚天「凍」地～]的文獻，參考的計算方式如下:

1.將果凍溢出的水分去除後再單獨秤一次

2.算出去除溢出的水分後的果凍，再除以原來的重量，接著100%減此數字，即為樣品 出水的離水率。

3.離水率= 去除溢出的水分後的果凍除以原樣重再乘以 100% 最後100%減掉...... 公式：100%-?%=離水率

但為了避免空氣遇冷凝結成小水珠，會附著在凍上的狀況影響離水率的結果，因此改 採用添加不同食用膠對愛玉凍離水性與組織特性之影響的研究，離水率的公式改為如 下：

舉例計算方式：

500g(放入冰箱前)，400g(放入冰箱幾分鐘，去除水分後)，100%-80%=20%

參、仙草凍的抗壓性測量方式

本實驗參考 [驚天「凍」地～]的實驗，利用箱子中水的重量，壓著凝膠，測出凝膠 的強度。

第四節 凝固劑的種類與介紹

壹、比較不同凝固劑種類的成分與對人體的影響 以下是比較不同凝固劑種類的成分與對人體影響的表格:

地瓜粉

成分(澱粉比例)

地瓜粉由15%直鏈澱粉及85%支鏈澱粉

構成，吸水率低，溶解不易

木薯粉 80%支鏈澱粉與20%直鏈澱粉

馬鈴薯粉

支鏈澱粉含量為80%， 直鏈澱粉含量 為20%

對人體的影響

吃多會造成熱量過高，容易增加體重

木薯粉的糖含量較低，升糖指數的數值也 低很多，這對於患有糖代謝病或試圖監測 血液葡糖量的人群很有幫助。

馬鈴薯可以帶來更多的飽足感，是減肥的 好幫手，馬鈴薯皮中則含有一種特殊的化 學物質，可以預防細菌侵害人體細胞。另 外，馬鈴薯富含維生素Ｃ、鐵、核黃素(Ri boflavin，即維生素B2)，以及碳水化合 物，有益於身體健康。

太白粉 支鏈澱粉約佔80％，直鏈澱粉約佔20 ％ 吃多會造成熱量過高，容易增加體重

洋菜條\粉

龍鬚菜、石花菜等紅藻經過熱水抽 出，單軸紅藻

糯米粉 支鏈澱粉 糯米（100%）

玉米粉 一般玉米籽粒中直鏈澱粉的含量只有2 2–27%，高直鏈澱粉玉米 則含有至少 50%以上的直鏈澱粉。

寒天 龍鬚菜、石花菜等紅藻經過熱水抽 出，多軸紅藻

蒟蒻 是魔芋 (俗稱為蒟蒻薯) 磨成的粉， 混合水份與食用氫氧化鈣凝固而成

多吃會造成基本醣類攝取不足，造成酮酸 中毒，或是導致營養失衡等副作用，且加 多後會不好吃

吃多會造成熱量過高，容易增加體重，過 量食用，容易導致胃痛、脹氣、泛胃酸等 問題。

吃多會造成熱量過高，容易增加體重，容 易增加腸胃消化的負擔，使腸胃功能不佳 者出現脹氣和腸胃不適的症狀。

對人體的影響很小，要煮很久，且加多後 會不好吃。

腸道功能不佳的人不要吃太多蒟蒻，以免 出現消化不良、胃脹和胃痛的症狀，因為 可能在無形間吃下大量的鈉(調味劑)。

吉利T 珊瑚藻、麒麟菜等紅藻中的海藻膠體 對人體的影響很小 「吉利T」則是從海藻萃取而成的海藻膠， 又稱為果凍粉

吉利丁片 是膠原蛋白變性，大多是動物皮和軟 骨 對人體的影響很小

鹼粉 無水碳酸鈉，就是俗稱的蘇打、純鹼 吃過量可能會噁心、嘔吐甚至中毒。

小結：

依據以上的發現，我的研究可以採用糯米粉（直鏈澱粉0%）、地瓜粉（直鏈澱粉15 %）、玉米粉(直鏈澱粉接近30%)，因為他們之間直鏈澱粉(支鏈澱粉)的比例十分明

顯，也可以採用寒天、洋菜，因為對人體的影響很小，不使用吉利丁片，是因為有腥 味和肉味，而且素食主義者不能食用。

以下是我的研究架構圖

第三章 研究方法

第一節 研究架構

第二節 研究材料、工具

壹、研究材料：

分類 名稱 照片 主體材料 仙草粉

化學凝固劑 小蘇打粉

天然凝固劑（澱粉類）

糯米粉

地瓜粉

玉米粉

馬鈴薯粉

天然凝固劑（其他） 寒天

貳、器具：

器具名稱 用途說明 照片

計時器 控制加熱與離水測量時間

標籤紙 為各組樣品標記凝固劑種類與時間點

燒杯 裝取混合液、觀察冷卻與凝固後情形

攪拌棒 攪拌混合物，確保均勻分佈

湯匙 舀取凝固劑或試吃

湯勺 舀取凝固劑，攪拌混合物，確保均勻分 佈

電子秤 精準秤量仙草粉與各種凝固劑

手機 拍攝記錄、查詢資料或作為備用計時工 具

加熱鍋具 加熱混合物，使仙草粉與凝固劑充分溶解並煮 熟

溫度槍

測量加熱過程中的溫度，確保加熱條件一致

第三節 研究設計

壹、離水率測量方式

離水率的計算過程如下：（在進行以下步驟前，在凝固後，會測量仙草凍整體的 重量為原始樣本）首先將仙草凍溢出的水分完全去除，然後單獨秤量仙草凍的重量。

接著，將去水後的仙草凍重量除以原始樣本重量，再乘以100%，即為離水率。

例如，假設仙草凍原始重量為1kg，經過離水處理後，剩餘重量為0.5kg，則離水率可 計算為50%。

貳、仙草凍的製作步驟

實驗步驟是

1.先將水煮沸

2.倒入仙草粉

3.攪拌均勻

4.加入凝固劑

5.攪拌均勻

6.關火，放到旁邊冷卻

7.並開始測量或記錄現象

參、注意事項：

在實驗過程中，空氣中的水蒸氣會因冷卻而凝結成小水珠，使水蒸氣凝結的影 響。因此，在測量過程中只測量去除離水部分的水的仙草凍實際重量，而非離水後所 離水的水分。由於冷凝水珠的量極為微小，可以忽略不計，對結果影響不大。

為確保測量結果的準確性並避免反覆測量過程對實驗結果的干擾，本實驗使用多個仙 草凍樣本進行測量。

肆、實驗設計

1.根據第一個研究目的的實驗題目 不同的添加物(凝固劑)影響凝固時間

操作變因 凝固劑 1. 糯米粉（直鏈澱粉 0%）

2. 地瓜粉（直鏈澱粉 15%）

3. 馬鈴薯（直鏈澱粉 20%）

4. 玉米粉（直鏈澱粉 30%）

5. 寒天

6. 洋菜

7. 小蘇打粉

控制變因 仙草凍 的製作 1.水量

應變變因 凝固的 時間

2.溫度

3.時間

4.仙草粉的量

5.凝固劑的量

6.容器的形狀和大小

7.冷卻的時間

測量不同凝固劑的仙草凍需要多少時間才能完全凝固（例如

3分鐘 6分鐘…等）

2.根據第二個研究目的的實驗題目 不同的儲存溫度影響仙草的離水現象

操作變因 儲存溫度 1. 常溫（室內）

2. 冷藏（冰箱）

3. 冷凍（冰箱）

控制變因 1.水量 每組實驗使用相同水量

2.加熱溫度 加熱至相同溫度（用溫度計確認）

3.加熱與測量 時間

各組時間一致（如加熱時間、冷卻時間、觀察時段等）

4.仙草粉的量 每組使用相同重量的仙草粉

5.凝固劑的量 每組凝固劑用量一致

6.容器的形狀 和大小

應變變因 每隔一天記錄 測量離水率

所有仙草凍樣本使用相同型號、大小的容器進行儲存與 觀察

離水率= （原種減去除溢出的水分的仙草凍)除原樣重 再乘100%

3.根據第三個研究目的的實驗題目 凝固劑中不同比例的直鏈澱粉、支鏈澱粉對於仙 草凍離水現象的影響

操作變因 支鏈澱粉 vs. 直鏈澱粉

糯米粉（直鏈澱粉 0%）、馬鈴薯粉（20%）

澱粉類 vs. 無澱粉類凝固劑 洋菜粉與糯米粉和馬鈴薯粉比較

操作變因 1.水量 每組實驗使用相同水量

2.加熱溫度 加熱至相同溫度（用溫度計確認）

3.加熱與測量時間

各組時間一致（如加熱時間、冷卻時間、觀 察時段等）

4.仙草粉的量 每組使用相同重量的仙草粉

5.凝固劑的量 每組凝固劑用量一致

6.容器的形狀和大小 使用相同型號、大小、材質的容器

7. 冷卻時間 每組樣本冷卻時間保持一致，避免影響凝固 效果與後續離水。

應變變因 離水現象 多個仙草凍樣本，於不同時間點測量並計算 離水率。

第肆章 研究結果

第一節 實驗步驟調整：

經過試探性研究，有以下發現並調整步驟：

1.我發現，當使用10g的凝固劑時，會導致503g仙草水中出現許多澱粉塊，原因是凝固 劑無法均勻撒入，且一次加入過多會使凝固粉難以充分糊化。

2.我也發現，僅使用5g凝固劑對503g仙草水來說，凝固效果並不佳。因此，我決定調 整添加凝固劑的方式：改為先用篩網加入5g凝固劑，攪拌均勻後，再用篩網加入第二 次5g凝固劑，這樣可以確保凝固劑均勻分布，達到更理想的凝固效果。

第二節 實驗一 研究結果

實驗一不同的添加物(凝固劑)影響凝固時間

壹、控制變因：常溫、容器大小、凝固粉的量、水量 貳、凝固等級：為了分辨仙草凍凝固程度所以依據各種凝固情形定了凝固情形的各種 等級。

參、以下表格為因各種凝固情形定了凝固情形的各種等級的圖片與說明

凝固情形

照片

等級與說明 1.完全液態

微稠狀

二分之一已 凝固

四分之三已 凝固

完全凝固

肆、不同的添加物(凝固劑)對於凝固時間的影響的實驗結果

添加劑

地瓜粉

166g 凝固時

間次數1

3分:3

6分:3

9分:4

12分:5

15分:5

3分: 5

6分:5

玉米粉

9分:5

12分:5

15分5

3分:2

6分:2

糯米粉

寒天粉

9分:3

12分:4

15分:5

3分:1

6分:2

9分:3

12分:5

15分:5

3分:1

6分:1

166g 凝固時間 次數2

3分:2

6分:3

9分:4

12分:5

15分:5

3分: 5

6分:5

9分:5

12分:5

15分5

166g 凝固時間 次數3

3分:2

6分:3

9分:4

12分:5

15分:5

3分: 5

6分:5

9分:5

12分:5

15分5

3分:2

6分:3

9分:4

12分:5

15分:5

3分:1

6分:1

9分:2

12分:4

15分:5

3分:1

6分:1

3分:2

6分:3

9分:4

12分:5

15分:5

3分:1

6分:1

9分:2

12分:3

15分:4

3分:1

6分:1

平均 完全凝固時間 實驗發現

1.水嫩，且軟

2.摸起來滑滑的

12分鐘以上

3.比其他凝固劑嫩

4.較不容易混合

3分鐘之內

1.2分鐘就很好的凝固，凝固狀態比起其 他澱粉(地瓜粉、糯米粉)還要快和硬， 但是比寒天軟很多

2.在文獻中他應該是比地瓜粉慢?

3.最不看好的凝固劑，竟然是最快的

4.離火後幾秒就已經開始凝固，下鍋時 己經是稠狀

1.超級不容易融化

分鐘以上

2.會一直有結塊，因為很小塊的會一直 黏住在一起，就算已經變成了西米露 (伪，白色小粒)也一樣

3.比其他凝固劑還更不容易成功

4.需要煮很久才能將糯米粉融化

5.在所有成功的實驗中最軟的成品

1.寒天會留下像是海帶的片狀物。

2.倒的順序會導致時間不同。

12分鐘以上

3.寒天的仙草凍十分像塑膠，也十分有 彈性，且吃起來非常人工像是再吃史萊 姆的感覺。

1.發現到10g的寒天需要1500g的水，所 以才濃度過高，使吃起來非常人工像是 再吃史萊姆的感覺。

洋菜粉

9分:2

12分:4

15分:5

3分:1

6分:1

小蘇達 粉

9分:2

12分:4

15分:5

3分:1

6分:1

9分:1

12分:1

15分1

3分:3

6分:4

馬鈴薯

9分:5

12分:5

15分:5

9分:1

12分:1

15分1

3分:3

6分:3

9分:5

12分:5

15分:5

9分:2

12分:4

15分:5

3分:1

6分:1

9分:1

12分:1

15分1

3分:2

6分:3

9分:4

12分:5

15分:5

15分鐘以上

2.洋菜粉的仙草凍十分像塑膠，也十分 有彈性。

3.實驗過程發現發現到比其他凝固劑更 好和水混合。

1.只靠鹼粉不夠將仙草凝固

2.鹼粉的作用只有降低熬煮時間、增加 濃稠度及潤滑口感的角色。

無法完全凝固

3.喝起來順口、口感好。

4.很快就和水融再一起，且融合時，會 有大量的泡泡。

1.水嫩，且軟

9分鐘以上

2.摸起來滑滑的

伍、結果與討論

1.實驗測試發現到就算使用篩網小粒，凝固劑依舊會黏再一起，所以我將顆粒放在盤

子上一顆顆壓碎，接著用湯匙一點一點推進去，攪拌，並重複步驟。

2.在文獻中最快的地瓜粉變為了第二快，且在文獻中不快不慢的玉米粉竟然在本實驗 是最快的，推測是因為每次地瓜粉一直會有融不掉的小顆粒，導致地瓜粉凝固劑，無 法平均的凝固。

3.發現到只靠鹼粉不夠將仙草凝固。

4.寒天、洋菜在使用中，為了和其他凝固劑作為比較，才把濃度提高三倍，所以吃起 來像塑膠加史萊姆，口感不佳(會乾嘔的程度，太彈)，而且有海藻味道，且就算加很 多的凝固劑，凝固速度也沒有很快。

5.直鏈澱粉比例愈多，糊化的溫度愈高，因為直鏈已經含量越且結構緊密的，加上直 鏈溫度越高結構越會緊密，所以玉米粉(25%直)和地瓜粉(15%直)需要提高溫度;支鏈澱 粉比例越多，做出來的成品愈軟(雖然結構較為複雜，但是結構較不緊密)，所以糯米 粉(100%支)做出的成品很軟，凝固的比較慢。

根據以上的發現，本研究的實驗二會使用的凝固劑是玉米粉，本研究的實驗三會使用 的凝固劑地瓜粉、玉米粉、糯米粉、洋菜。

以下是本研究決定使用這些凝固劑的原因:

實驗二的研究目標是不同儲存溫度影響離水現象，重點在找出能夠降低離水現象的儲 存溫度，所以只使用玉米粉進行實驗二，因為他在實驗一是最快的。

實驗三：

地瓜粉，是因為他和玉米粉[地瓜粉(15%直)和玉米粉(25%直)]的直鏈比例差較多。

糯米粉，是因為他是本實驗唯一只有支鏈澱粉的凝固劑。

洋菜，是因為和寒天差不多，但在實驗一比寒天快，所以用他不用寒天(絕對不是私人

恩怨，絕對不是因為寒天讓我不舒服一整天，絕對也不是寒天害我乾嘔10分鐘) 。

第三節 實驗二 研究結果

實驗二研究結果 不同的儲存溫度影響仙草的離水現象 壹、控制變因：容器大小、凝固粉的量、水量

貳、離水率的計算方式:離水率=[(仙草凍原重減已離水的仙草凍)除仙草凍原重]乘100 %

參、 注意事項：測量前都要解凍五到十分鐘

玉米粉 1天 狀態 2天 狀態 3天 狀態

冷凍一 24% 看起來縮

小了一 點，且有

點皺

冷凍二 17,8% 看起來縮

小了一

點，且有

點皺皺的

冷藏一 12%

沒有很明

顯的縮

小，但還

是看的出

來，水有

被離水 14%

冷藏二 9.1%

沒有很明

顯的縮

小，但還

是看的出

來，水有

被離水

常溫(室 內)，一 1%

常溫(室 內)，二 0.15%

沒有很明

顯的縮

小，也看

不出來有

被離水 1%

沒有很明

顯的縮

小，也看

不出來有

被離水 0.4%

看起來縮

小了一 圈，變得

很小，且

特別皺 41%

看起來縮

小了一

點，且有

看起來縮

小了一

圈，非常

小，且特 別皺

點皺 27% 看起來縮

小了一

圈，變得 很小，且 特別皺

沒有很明

顯的縮

小，但還

是看的出 來，水有

被離水 22%

沒有很明

顯的縮

小，但還

是看的出

來，水有

被離的蠻 多 29%

沒有很明

顯的縮

小，也看

不出來有

被離水 2%

沒有很明

顯的縮

小，也看

不出來有

被離水 2.8%

沒有很明

顯的縮 小，但還 是看的出 來，水有

被離的蠻 多

沒明顯的 縮小，看

的出來，

水有被離

的蠻多

沒有很明

顯的縮

小，也看

不出來有

被離水

沒有很明

顯的縮

小，也看

不出來有

被離水

肆、 結果與討論

經由實驗可得知仙草凍儲存在這三種不同的溫度：實際測量後，發現不同位置會有溫

度差異，因此我會取平均值來進行結果討論:冷凍-10，5，，冷凍是最嚴重的(離水率 平均，第一天20.9%，第二天26.8%，第三天35%)，冰冰涼涼的冷藏仙草為第二嚴重(離 水率平均，第一天1，第三天25.5%)，在常溫中的仙草凍(離水率平均，第一天0.575 %，第二天0.7%，第三天2.4%)，與其他得文獻對比後，發現到它們三天的是常溫10%， 冷藏13%，冷凍17%離水率，和我常溫2.4%，冷藏25.5%，冷凍35%很不同，可能是因為 我使用的是玉米粉凝固劑，而文獻則是使用蒟蒻粉、海藻糖、鹿角菜膠、刺槐豆膠、 氯化鉀等，才會導致實驗的不同。

小結論

1.仙草凍若要儲存，最適合的儲存溫度為離水率最少的常溫仙草凍，而且若沒放好就 可能會發霉，畢竟仙草凍充滿著溫暖、潮濕、營養。

2.基於以上原因，建議將仙草凍儲存在冷藏，雖說是離水率越少越容易避免仙草凍發 生離水率，，但我們吃仙草凍，最喜歡的是清涼解暑，而不是溫溫的且沒放好就易發 霉的常溫仙草，仙草凍放置在冷凍層，會導致離水現象較為嚴重，且仙草結冰，融化 會導致裡面的水基本都流出，所以不要放冷凍!

3.以玉米粉做為凝固劑儲存天數最好的天數無法比較因為天數不夠多，且離水率加減 都差不多。

第四節 實驗三 研究結果

凝固劑中不同比例的直鏈澱粉、支鏈澱粉對於仙草凍離水現象的影響 壹、 控制變因：容器大小、凝固粉的量、水量

添加

劑 1天 離水率

馬鈴

薯粉

冷

藏

馬鈴

薯粉

冷

凍

狀態 2天 離水率

22.3% 以肉眼觀測是離 水後的仙草凍整 體縮小、表面變

輕微的 凹凸不 平。

35.7% 以肉眼觀測是離 水後的仙草凍整

糯米 粉 冷藏

糯米 粉

冷凍

洋菜 粉 冷藏

狀態 3天 離水率

30.0% 以肉眼觀測是 離水後的仙草 凍整體縮小、 表面變輕微的 凹凸不平。

體縮小、表面變 輕微的 凹凸不 平。 46.54% 以肉眼觀測是 離水後的仙草 凍整體表面呈 現類似於較硬 的塑膠膜，顏 色也呈現較半 透明的黑，內 部為類似於網 狀結構，內部 的顆粒多是較 硬。

23.14% 以肉眼觀測是離 水後的仙草凍整 體縮小、表面變 凹凸不平，用力 壓會碎成一顆軟 顆粒，但有些黏

稠感(像黑化濃鼻 涕)。

39.13% 以肉眼觀測是離

水後的仙草凍整

體縮小、表面變 凹凸不平，用力 壓會碎成一顆顆

軟顆粒，但有些 黏稠感(像黑化濃 鼻涕)。

37.74% 以肉眼觀測是只 了觀察到離水後 的仙草凍整體縮 小，並無其它發 現。

31.11% 以肉眼觀測是 離水後的仙草 凍整體縮小、 表面變凹凸不 平，用力壓會 碎成一顆軟顆

粒，但有些黏

稠感(像黑化濃 鼻涕)。

51.39% 以肉眼觀測是 離水後的仙草 凍整體縮小、 表面變凹凸不 平，用力壓會 碎成一顆顆軟 顆粒，但有些 黏稠感(像黑化 濃鼻涕)。

42.25% 以肉眼觀測是 只了觀察到離 水後的仙草凍 整體縮小，並 無其它發現。

狀態

38.4% 以肉眼觀測是離 水後的仙草凍整 體縮小、表面變 輕微的 凹凸不 平

58.09% 以肉眼觀測是離 水後的仙草凍整 體表面呈現類似 於較硬的塑膠 膜，顏色也呈現 較半透明的黑， 內部為類似於網 狀結構，內部的 顆粒多是較硬。

41.84% 以肉眼觀測是離 水後的仙草凍整 體縮小、表面變 凹凸不平，用力

壓會碎成一顆軟 顆粒，但有些黏 稠感(像黑化濃 鼻涕)。

54.74% 以肉眼觀測是離 水後的仙草凍整 體縮小、表面變 凹凸不平，用力 壓會碎成一顆顆

軟顆粒，但有些 黏稠感(像黑化 濃鼻涕)。

40.11% 以肉眼觀測是只 了觀察到離水後 的仙草凍整體縮 小，並無其它發 現。

洋菜

粉

冷凍

35.48% 以肉眼觀測是離 水後的仙草凍整 體縮小、外表類 似於干貝，用力 壓會碎成顏色呈 現較半透明黑的 一條條細絲。

36.00% 以肉眼觀測是 離水後的仙草 凍整體縮小、 外表類似於干 貝，用力壓會 碎成顏色呈現 較半透明黑的 一條條細絲。

貳、各個凝固劑因冷凍的而離水照片

照片

說明

以上圖片為玉

米粉凝固劑製 成的仙草凍，

在倒出時就有

些微變形且較 為顆粒狀，且 用力擠壓後， 會出水。

以上圖片為糯 米粉凝固劑製 成的仙草凍， 已產生離水的 現象，但表面 完全不會成膜 仍維持少量的 黏稠感，在倒

出後(上圖)發 現已經接近一 粒粒的仙草

球，再輕輕擠 壓後(下圖)會 發現以碎成一 粒粒。

55.03% 以肉眼觀測是離 水後的仙草凍整 體縮小、外表類 似於干貝，用力 壓會碎成顏色呈 現較半透明黑的 一條條細絲。

以上圖片為馬 鈴薯粉凝固劑 製成的仙草 凍，馬鈴薯粉 離水後表面呈 現類似於較硬 的塑膠膜，顏 色也呈現較半 透明的黑(上 圖)，擠出內部 的小顆粒後(下 圖)，內部為類 似於網狀結 構，但每隔空 隙很大。

以上圖片為洋 菜粉凝固劑製 成的仙草凍， 在道出後看起 來像是黑化的 干貝(上圖)， 而用力壓後(下 圖)，像是檳 榔、煮很熟的 干貝一樣，有 一條條的細絲 。

參、結果與討論

1.依據實驗發現到澱粉類的凝固劑和無澱粉類的凝固劑差別在於澱粉類的離水率會因 為時間而加劇離水現象的發生，如糯米粉的冷藏為第一天23.1%第二天31.1第三天為4

1.8%，而洋菜為第一天37.7%第二天42.2%第三天為40.1%，由此得出洋菜雖然離水率都 較為高但時間對於離水率的影響較微小。

2.以這次的研究結果支鏈澱粉含量為100%的糯米粉比支鏈澱粉含量為80%直鏈澱粉含量 為20%的馬鈴薯粉還要更容易發生離水現象，如：糯米粉的冷藏為第一天23.1%第二天3 1.1第三天為41.8%，而馬鈴薯粉冷藏為第一天22.3%第二天30.0%第三天為38.4%，糯米 粉的冷藏為第一天39.1%第二天51.3第三天為54.7%，而馬鈴薯粉冷藏為第一天35.7%第 二天46.5%第三天為58.0%，但是文獻卻寫說:直鏈澱粉含有較多的水分，故離水現象較 支鏈澱粉來得明顯，可是本研究做出來的結果卻不一樣，推測可能是以下原因導致有 這樣的差異。

(1)實驗誤差：澱粉未攪拌均勻

(2)支鏈澱粉與直鏈澱粉結合的比例：馬鈴薯粉混和了直鏈和支鏈澱粉且支鏈澱粉的 含量較高，因此形成了較穩定的膠體，有較好的保水能力，因為支鏈與直鏈澱粉比 例平衡。

(3)支鏈澱粉分子結構:糯米粉分子結構較分岔，排列鬆散，使水分更容易從中釋放 出來。

3.透過文獻:因為支鏈澱粉結構較為複雜，使分子間重新排列形成所需時間較長，老化 速度變慢。由此可得出老化其實對於影響離水只佔有一部分，大部分影響離水現象的 還是降溫使澱粉的分子之間的距離減少，使水分子被擠出，而不是澱粉變硬，使水分 子被擠出。

4.在實驗過程中發現馬鈴薯粉離水後表面呈現類似於較硬的塑膠膜，顏色也呈現較半 透明的黑，擠出小顆粒後，內部為類似於網狀結構，但每隔空隙很大；糯米粉離水後 仍維持黏稠感並整體縮小，無任何坑坑窪窪，根據文獻:支鏈澱粉糊化後放置長時間， 會產生離水的現象，但表面完全不會成膜仍維持黏稠感(像濃鼻涕)，可知直鏈澱粉才

會成膜，而且老化的直鏈澱粉是膜的主成分，所以推測是馬鈴薯粉含有的直鏈澱粉可 以形成較穩定的三維網狀結構，而馬鈴薯粉含有的支鏈澱粉則分子結構分岔，排列鬆 散，使水分更容易從中釋放出來，使內部的仙草凍分裂為一塊塊的較硬顆粒而使內部 才有網狀結構。

(所以支鏈澱粉含量為100%的糯米粉比支鏈澱粉含量為80%直鏈澱粉含量為20%的馬鈴薯 粉還要更容易發生離水現象) 。

第一節 研究結論

壹、在本實驗中天然、快速的仙草凍的最佳凝固劑是玉米粉，地瓜粉其次，最慢為 糯米粉，寒天，洋菜並列為最慢，而小蘇達粉的主要功能不是凝固，但在文獻 中是地瓜粉為最佳，玉米粉為稍快。

貳、玉米粉

常溫離水率最低但易發霉，冷藏離水率適中，冷凍結冰易脫水而離水 率高，所以溫度愈低離水現象越嚴重。

參、澱粉類的馬鈴薯粉和糯米粉所產生的離水現象會隨時間而明顯增加，其中糯米 粉在冷凍條件下平均離水率最高，原因可能是其成分幾乎全是支鏈澱粉，使整 體結構較為軟弱，但含有直鏈澱粉20%的馬鈴薯粉做出的結構則較為堅固，所 以相較之下糯米粉凝固劑易讓仙草凍中的水分被擠出。

肆、直鏈和支鏈澱粉在冷藏的離水率相差不大，冷凍則離水率高為支鏈澱粉較多的 糯米粉。

伍、相較之下，非澱粉類凝固劑如洋菜，因與澱粉結構不同，不會因時間而劇烈增

加離水率，而是緩慢增加離水率，但因離水率較高，所以較適合應用於需長期

冷藏或冷凍的仙草凍，但若追求口感與美味則建議搭配其他凝固劑使用，來改 善較硬易碎的缺點。

第二節 研究建議

在以 100°C 以上的水溫操作時，將已與仙草粉充分均勻攪拌的熱水製成仙草

汁，並與不同種類的凝固劑進行混合。由於各凝固劑所含成分不同，每一種仙草凍在 溶合過程中所需的時間也有所差異，但在本實驗中並未考慮不同凝固劑對於熬煮時間 的差異與實際操作時的溫度變化，可能導致溶和不完全或時間掌握不一致，而產生實 驗誤差，所以建議後續的實驗者可以對此進行進一步的探討。

參考資料

一、與仙草凍有關:

1.楊桃美食網(2018/7/31)。【食譜】仙草凍(3):www.ytower.com.tw。取自:http s://www.ytower.com.tw/recipe/iframe-recipe.asp?seq=I01-0651

2.生活話題(4 月 15, 2019)。越黑越好？真、假仙草這樣挑 。取自:https://ww w.url.com.tw/blog/?p=47546

二、與澱粉有關:

1.黃尚銘(2011年11月28日 星期一)。公職食品技師高考 黃尚銘老師: 澱粉糊化 (gelatinization)、回凝(retrogradation)。取自:https://koulifood.blogsp ot.com/2011/11/gelatinizationretrogradation.html

2.高雄市立陽明國民中學 國二 鄧安庭 國二 陳泰升(中華民國第 58 屆中小學科 學展覽會)。萬象「羹」新-探討勾芡液的黏度變化。取自:https://twsf.ntse c.gov.tw/activity/race-1/58/pdf/NPHSF2018-030202.pdf

3.高雄市左營區舊城國民小學 小四 曾子耘 小四 趙浩均 小四 許佳穎 小四 卓沛 玟 小四 李侑陽 小四 林禹舜(中華民國 第 50 屆中小學科學展覽會 作品說明 書)菱角變身秀。取自:https://www.ntsec.edu.tw/science/detail.aspx?a=21 &cat=47&sid=5737

4.痞客邦【2001/10/19 聯合報】取自:https://serapw.pixnet.net/blog/post/45 129855

5.陳建龍* 黃湞鈺** 鄧皓容*** 徐永鑫**** (無)。不同澱粉應用於紫玉地瓜 圓之研究 取自:https://www.google.com/url?q=https://tpl.ncl.edu.tw/Ncl Service/pdfdownload?filePath%3DlV8OirTfsslWcCxIpLbUfpBFnr50DaCpglxalT BTcKRd4olcgQ6CC5HR_0A8NW9q%26imgType%3DBn5sH4BGpJw%3D%26key%3DYWDm76N rt_EqLAmbDbni6Ijt4rZawAGLnrpUjpzUD3EeVVU9OyINO4qBZJhLTxWd%26xmlId%3D0 006970261&sa=D&source=docs&ust=1749484065518539&usg=AOvVaw34Ie4P2Acty pU_d_-PYBIY

6.中曼貿易股份有限公司(無)。天然澱粉/食品原料。取自:https://www.chungma n.com.tw/food-ingredients/

7.HELLO醫師。(無)。馬鈴薯是什麼？使用劑量、功效原理、潛在的副作用。取自: https://helloyishi.com.tw/herbal-alternatives/herbals/potato/

8.iHerb 香港。(2023 年 07 月 4 日)。木薯粉綜合指南及3種簡易無麩質食譜。 取自:https://hk.iherb.com/blog/what-is-cassava-flour-3-easy-gluten-fr ee-recipes/644

9.痞客邦。(無)。直鏈澱粉．支鏈澱粉．分析。葛粉結構特性。取自:https://jfk eep.pixnet.net/blog/post/28088632

10.太陽電台FM89.1｜(101/11/23)芶芡| - 科技大觀園。取自:https://scitechvi sta.nat.gov.tw/Article/C000008/detail?ID=08ce1f3b-8c9d-4ad4-b2eb-862f e13f4d08

11.食用玩家-食藥署(2021年12月24日)。食用玩家-食藥署- 網路上有人說太白粉 有微量毒性吃太多勾芡食物對身體不好別想太多啦！ | Facebook 取自:htt ps://www.facebook.com/tfda2014.tw/posts/%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E4%B8%8A%E 6%9C%89%E4%BA%BA%E8%AA%AA%E5%A4%AA%E7%99%BD%E7%B2%89%E6%9C%89%E5%BE%A E%E9%87%8F%E6%AF%92%E6%80%A7%E5%90%83%E5%A4%AA%E5%A4%9A%E5%8B%BE%E8%8 A%A1%E9%A3%9F%E7%89%A9%E5%B0%8D%E8%BA%AB%E9%AB%94%E4%B8%8D%E5%A5%BD%E 5%88%A5%E6%83%B3%E5%A4%AA%E5%A4%9A%E5%95%A6%E9%A6%AC%E9%88%B4%E8%96%A F%E8%B7%9F%E6%A8%B9%E8%96%AF%E8%A3%BD%E4%BD%9C%E7%9A%84%E5%A4%AA%E7%9 9%BD%E7%B2%89%E5%9C%A8%E5%8A%A0%E5%B7%A5%E7%9A%84%E9%81%8E%E7%A8%8B%E 4%B8%AD%E9%83%BD%E6%9C%89%E7%B6%93%E9%81%8E%E5%A6%A5%E5%96%84%E8%99%9 5%E7%90%86%E4%B8%8D%E6%9C%83%E5%85%B7%E6%9C%89%E4%BB%BB%E4%BD%95%E6%A F%92%E6%80%A7%E5%94%B7%E7%84%B6%E8%80%8C%E5%A4%AA%E7%99%BD%E7%B2%89%E 4%B9%9F%E6%98%AF%E6%BE%B1%E7%B2%89%E7%9A%84%E4%B8%80%E7%A8%AE%E5%90%8 3/3094603534156737/

12.華人健康網／台北報導(2013年1月28日 12:17)。玉米澱粉當主食容易營養不 良。取自:https://www.top1health.com/article/11176

13.藍鯊消費(2024-03-13 17:48)。吃汤圆，“原汤化原食”有道理吗？。取自:ht tps://www.lanshaxiaofei.com/A_detail?id=681

三、與離水現象有關:

1.民視新聞網(2018/09/15 15:38)。仙草變「海綿」又是黑心貨？專家：太冰了 啦。取自:https://www.ftvnews.com.tw/news/detail/2018915N07M1

2.yahoo!新聞(2018年5月14日)。仙草竟會變成凍豆腐狀？專家解釋原因。取自:ht tps://tw.news.yahoo.com/%E4%BB%99%E8%8D%89%E7%AB%9F%E6%9C%83%E8%AE% 8A%E6%88%90%E5%87%8D%E8%B1%86%E8%85%90%E7%8B%80-%E5%B0%88%E5%AE%B6%E8%A7%A3 %E9%87%8B%E5%8E%9F%E5%9B%A0-120516883.html?guccounter=1

3.新北市永和區永和國民小學的小六 游心瑜 小六 江選任 小五 陳梓皓 小五 莊承諺 (中華民國第57屆中小學科學展覽會)。驚天「凍」地～探討添加物對「蒟蒻果凍」 凝膠機制之影響與感官品評接受度。取自:chrome-extension://efaidnbmnnnibpca jpcglclefindmkaj/https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/57/pdf/08020 4.pdf

4.熊惠芬、王子玲”、覃孟雄”、楊季清***、王子慶*****(美和學報 第二十九卷第 二期 民國九十九年)。添加不同食用膠對愛玉凍離水性與組織特性之影響。取自:h ttp://ir.meiho.edu.tw/bitstream/987654321/54/1/%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E4%B8% 8D%E5%90%8C%E9%A3%9F%E7%94%A8%E8%86%A0%E5%B0%8D%E6%84%9B%E7%8E%89%E5%87% 8D%E9%9B%A2%E6%B0%B4%E6%80%A7%E8%88%87%E7%B5%84%E7%B9%94%E7%89%B9%E6%80% A7%E4%B9%8B%E5%BD%B1%E9%9F%BF.pdf

四、其他

1.財團法人全民健康基金會(2008-07-15)。寒天、洋菜一家親。取自: https://twhealth.org.tw/journalView.php?cat=24&sid=422&page=8

2.MY健康 TODAY 營養師珊珊(2022-02-03) 。蒟蒻麵屬於天然食物嗎？HealthBuy。取自:https://blog.healthbuy.tw/archives/4255

3.ETtoday新聞雲(2018年11月24日 17:22)。

洋菜粉、吉利T粉和吉利丁粉(片)有什 麼不同？

取自: https://health.ettoday.net/news/1305863

4.李凱如(2023/02/16 09:10:24)。

冰冰涼涼的鹼粽好好吃！但小心「小蘇達粉」為強鹼物質，誤食傷身！。

取自: https://wd.vghtpe.gov.tw/CT/Fpage.action?muid=14272&fid=13085

面部遮蔽物對辨識面部表情的影響

研究者：李承霖

指導老師：鄭皓宇老師

第一章 緒論

第一節 研究動機

在疫情發生時，戴口罩是必要的，到現在雖然疫情已經漸緩，依然有許多的病菌 在生活中，戴口罩仍然是有時的必備品。我本身是一位有點散瞳的人，因此如果要出 門，戴墨鏡也是必要的。當我辨識其他有戴一些物品在面部的人的情緒，有時難以辨

識他現在的表情，在開玩笑的時候會有可能不知道他的情緒是什麼，所以想要了解配 戴物品時對於不同情緒種類的辨識難易度，來讓人們不會得罪和誤會他人。

第二節 研究目的

一、面部遮蔽對情緒種類判讀的影響

二、面部遮蔽對情緒強度判讀的影響(在判斷對種類的基礎下，對強度的判斷)

名詞解釋

1.社會理論

社會理論是一個由Ekman所提出的理論，這個理論證明了部分情緒沒有跨文化的差 異性，意思就是不管你是在哪或哪個國家，這個情緒的臉部表情是一樣的，因此定為 基本情緒。基本情緒分為生氣、厭惡、害怕、驚訝、開心和悲傷。在這個理論中，Ekm an提出情緒的十個特徵:1.每種情緒都有其獨特的反文化信號;2.情緒有其特殊而普遍 一致的臉部表情,可進行種系上的追溯;3.情緒表情包含多重的信號;4.情緒的存續期間 有限;5.情緒表情的適時性反映了特定情緒體驗的細節;6.情緒表情可以在強度上分級, 反映主觀體驗強度上的變化;7.情緒表情可以被全然壓抑下來;8.情緒表情可以被模擬 而完全取信於人;9.每種情緒在其誘發來源上有泛人類的共通性;10.每種情緒具有泛人

類的 ANS和 CNS 的變化型態。其情緒臉部表情理論三個假設如下:1.情緒隨著演進並 掌管生活的基本任務;2.每種情緒必然存在不同的型態以便適應;3.每種情緒內,表情和 生理互相聯繫的型態和評價連結起。

二、面部遮蔽

1.FACS

FACS是一個由Ekman所提出的臉部辨識系統，FACS系統化地拆解臉部肌肉的收縮和 放鬆，拆解成的動作稱為基本動作單元，有叫做AUs(Action Units)。當將這些動作單 元組合在一起就會形成某種特定的情緒。FACS將特定的“動作單元”定義為一個或多 個肌肉的收縮或鬆弛。

第二章 文獻探討

本章在探討本研究主題的相關文獻，來讓這個實驗有辦法進行並定下研究的理論 基礎。本章共分成三節，第一節為探討情緒的相關理論;第二節為探討如何辨識情緒; 第三節為探討關於面部遮蔽，分述如下。

第一節 情緒相關理論

基於我研究的主題「面部遮蔽物對辨識面部表情的影響」，情緒表情的理論是一 個一定要了解的內容，必須在此探討情緒相關理論。

長久以來，人們針對情緒的討論，從早期哲學家就已有爭論，最初，在1872年時，達

爾文就提出了進化論，達爾文認為情緒表情決定於神經系統，不同文化中具有基本情 緒。隨著時代的演進，也有許多哲學家提出其他的理論，像是詹朗二氏論、斯辛二氏 論、差別情緒理論等等的。其中Ekman則提出了社會理論。特別關注Ekman的社會理論

是因為這個理論是近代所提出來的，在所有的情緒理論中，較有可性度，並且Ekman提 出的跨文化的基本情緒和臉部辨識情緒系統FACS跟這個研究所要研究的內容息息相 關。相關的內容及對本研究的幫助整理如下。

Ekman情緒社會理論

條目

1.每種情緒都有其獨特的 反文化信號

對我的啟發(我的解讀) 對研究的幫助

情緒可能有非主流文化，非主流 文化就是跟主流文化相反，對於 主流文化消極的反抗。

2.情緒有其特殊而普遍一 致的臉部表情,可進行種系 上的追溯 臉部上情緒的大多數的人都是一 樣的，像是開心就是嘴角上揚， 只是細節不同。可以進行特殊種 系的研究。

3.情緒表情包含多重的信 號 情緒表情有不同的表示方式，做 一個表情有可能包含著許多的用 意。比如，開心可能就表示著你 對這件事情很滿意。

4.情緒的存續期間有限 情緒不可能一直留著。比如：不 可能你今天開心這個月都會是開 心的。

5.情緒表情的適時性反映 了特定情緒體驗的細節

6.情緒表情可以在強度上 分級,反映主觀體驗強度上

的變化

情緒表情會在適當的時間反映出 來不同的特定情緒。比如，你可 能吃到好吃的食物，你的動作可 能不一定是嘴角上揚，但一樣代 表著開心的意思。

情緒可能會有不同的強度，臉部 也會跟著情緒的強度而產生不同 的變化。比如，你可能小考考了 100分，你可能很開心，但你可 能大考考了100分，你可能會非 常開心。

7.情緒表情可以被全然壓 抑下來 人們可以限制情緒的表達。

8.情緒表情可以被模擬而 完全取信於人

9.每種情緒在其誘發來源 上有泛人類的共通性

表現出的情緒表情跟內心的情緒 可能是不一樣的，也有可能有強 度上的落差。

每種情緒都是因為一些類似事情 而造成那個情緒的出現。比如開 心，可能是因為遊人說要一起出 國玩而形成的。

我的研究應當不只可 以研究情緒類別，也 可以研究情緒的強度

10.每種情緒具有泛人類的

ANS和 CNS 的變化型態。

ANS=自主神經系統 CNS=中樞神經系統

每個人有獨特的ANS和CNS，每個 人的ANS和CNS的反應程度不同， 結果不同。比如腎上腺素，CNS 傳輸訊息給ANS的強度可能會不 同，造成一個人受腎上腺素的反 應也會不同。

第二節 辨識情緒

基於我的研究主題「面部遮蔽物對辨識面部表情的影響」，為了要了解情緒明確 的定義和讓實驗中不會有太多個人主觀對於情緒的看法，所以要進一步在此探討其他 學者辨識情緒的方法及理論。

接續上一節所講的Ekman，他提出了許多不同關於情緒的論點，他還提出了一個叫 做臉部動作編碼系統FACS(The Facial Action Coding System)，用途為辨識情緒表 情。FACS是一種臉部表情的描述方式。在這個系統中，可以依據人臉上肌肉，試圖找 出肉眼可以區別的變化。 Ekman共定義出了44個合理部肌肉相關的基本動作單元，簡 稱AUs(Action Units)。以下表格將會細講部分的AUs動作單元所做的動作和與這個AU 相關的情緒。我接下來要做的事就是介紹各種AU動作單元和組合並自己挑三種情緒根 據這些動作單元配對。

表一:AU動作單元

AU動作單元 所做的動作 與這個AU相關的情緒

AU 1. 眉毛內側上抬 表情情緒的悲傷、驚訝和恐懼和對情感 的興趣

AU 2. 眉毛外側上抬 表情情緒的驚訝和恐懼和對情感的興趣

AU 4. 皺眉 表達悲傷、恐懼和憤怒以及困惑。

AU 5. 上眼瞼上抬 表達驚訝、恐懼、憤怒和興趣。

AU 6. 臉頰抬起 表達快樂

AU 7. 下眼瞼抬起 表達恐懼和憤怒

AU 9. 鼻子皺起 表達厭惡

AU 10. 上唇抬起 無

AU 12. 嘴角被斜向拉動 表達快樂和輕蔑

AU 14. 收緊嘴角 表達輕蔑和無聊

AU 15. 嘴角向下 表達恐懼、厭惡和困或

AU 17. 下唇抬起 表達悲傷、驚訝和恐懼，以及感興趣

AU 18. 噘嘴 無

AU 20. 嘴角拉伸 表達恐懼

AU 23. 收緊嘴唇

表達憤怒、困惑和無聊

AU 24. 嘴唇按壓 表達無聊

AU 25. 雙唇分開 無

AU 26. 下巴下降

表達驚訝和恐懼

AU 27. 嘴巴張大 無

表二:選定的情緒與AU動作單元的配對

選定的情緒 AU動作單元配對 AU單元動作說明

驚訝 AU1 眉毛內側上抬

AU2

眉毛外側上抬

AU5 上眼瞼上抬

AU27

嘴巴張大

憤怒 AU4 皺眉

AU5 上眼瞼上抬

AU23 收緊嘴唇

開心 AU6 臉頰抬起

AU12 嘴角被斜向拉動

表三:AU動作組合

AU動作組合

AU1+2+4

AU1+2

AU1+4

AU4+5

AU6+12

AU10+25

AU18+23

AU23+24

相關情緒

表達恐懼

表達驚訝

表達悲傷

表達憤怒

表達開心

表達厭惡

表達困惑

無

第三節 面部遮蔽

基於我的所要研究的項目，主要要了解怎樣遮蔽才是最有效的，而不是隨便亂遮

位置就實驗，比較不會有對於如何遮蔽有主觀的意見。

筆者在文獻中看到了別的研究者是如何研究的，我將文獻中研究者所研究的「憤怒」 的方法和使用的動作單元來與我要研究的「憤怒」的方法和使用的動作單元的差別。

研究者將情緒分為眉毛部分、嘴巴部分、下巴部分等等的，而研究者認為憤怒所做的 動作是將眉毛外側上抬、眼部的地方會呈現緊繃、鼻子皺起、嘴巴緊縮。而由自己本 身基於FACS這個系統所界定出的憤怒也是大致相同的。

第二節 研究方式

本研究採用問卷調查法，以中年級四班、高年級四班為調查對象。參考FACS(臉部 動作編碼系統)改編的情緒辨識量表，調查受試者的情緒辨識能力，藉此了解國小中年 級學生和高年級學生對於情緒辨識的能力。

第三節 試探性研究

本處以開心為例子，進行問卷的試探性研究設計。

驚訝

憤怒

開心

表四:選定的情緒與AU動作單元的配對

選定的情緒 AU動作單元配對 AU單元動作說明

AU1

AU2

眉毛內側上抬

眉毛外側上抬

AU5 上眼瞼上抬

AU27 嘴巴張大

AU4 皺眉

AU5 上眼瞼上抬

AU23

AU6

AU12

收緊嘴唇

臉頰抬起

嘴角被斜向拉動

根據表四(選定的情緒與AU動作單元的配對)顯示，開心的表情是由臉頰抬起(AU 6)、嘴角被斜向拉動(AU12)而組成的。在這個試探性研究將以開心為例子。以下為我 的整理。

此為研究中對於開心的演出

以上為配戴口罩對面部表情辨識的影響 (周禮緻)的論文中，對於開心情緒中的 演出。

第四章

情緒條件

憤怒

此為自己對於開心的演出

透過這個照片我發現開心情緒強弱差別主 要在於情緒強的臉頰抬起的幅度更高、嘴 角被斜向拉動的幅度越大。

研究結果與解釋

第一節 面部遮蔽對情緒種類判讀的影響

表五：中年級對情緒種類的辨識分析

開心

開心 無口罩 有眼鏡 6.3% 92.6% 1.1%

開心 無口罩 無眼鏡 0.0% 98.9% 1.1%

驚訝

圖三：中年級對情緒種類的辨識正確率

中年級整體分析

從此問卷調查發現，中年級學生對於辨識憤怒情緒在三種不同的條件下，辨識的 正確率最高，高達94%的正確率以上，而無口罩有眼鏡以及無口罩無眼鏡在憤怒的狀況 下有98.4%，而答對正確率次高的是開心，有89.4%以上，正確率最低的則是驚訝。

從問卷由此可知，驚訝的表情在三種不同的條件下是變化最大的，因為由圖三的 長條圖我們可以知道中年級學生在辨識驚訝在無口罩有眼鏡的條件下，正確率有高達9 6.3%，但在其他兩個條件下，正確率都低於81%，而發生如此現象的可能性可能是因為 中年級學生對於辨識驚訝的能力相對來講就比較弱，或著是因為研究者本身在拍照片

的時候可能有一些出錯或細節有一點錯誤例如眼神可能有下垂等等的，而造成這些狀 況發生，研究者本身認為後者的可能性較高。

如下圖，中年級學生對於辨識此情緒時是因為表情過於誇大，而造成多數的人辨識為 憤怒。

如下圖，中年級學生對於辨識此情緒時是因為表情看起來有一點無奈，而造成多 數的人辨識為開心。

遮蔽條件對中年級學生判斷分析

從中年級對於辨識不同遮蔽條件的正確率來比較，可以發現在無口罩有眼鏡的狀 況下，中年級學生在情緒辨識的正確率高達92.6%以上，而無口罩無眼鏡次高，除了驚 訝以外有98.4%的正確率，但驚訝只有78.8%，而最低的是有口罩無眼鏡，除了驚訝以 外有89.4%的正確率但驚訝只有80.4%。

由此調查，我們可以發現相較於有口罩無眼鏡和無口罩有眼鏡，有口罩無眼鏡對 於辨識情緒的正確率的影響比無口罩有眼鏡對於辨識情緒的正確率的影響更多，在有 口罩的狀態下比有眼鏡的狀態下的辨識正確率更低。發生這件事情可能的原因是因為 中年級學生在辨識情緒的時候主要是以嘴部的表情動作特徵為主，所以當配戴口罩的 時候，中年級學生只能以眼鏡來辨識於是辨識率才會降低。

不同情緒對中年級學生判斷分析

從這一次的問卷調查，我們可以發現到開心的情緒在沒有遮蔽的狀況下的辨識正 確率最高，高達98.9%，而憤怒次高，有98.4%，而最低的是驚訝78.8%。而在有遮蔽的 狀況下，憤怒的辨識正確率最高，有94.7%以上，而開心次高，有89.4%以上，而最低 一樣是驚訝，正確率只有80.4%以上。

在這個研究中，變化最劇烈的情緒是驚訝，因為驚訝的表情在平常的狀況下只有7 8.8%的辨識正確率，而當戴上眼鏡的時候，正確率卻高達96.3%，兩者的正確率差距超 過18.5%，推測可能是因為中年級學生大多都被眼睛有所干擾，而容易造成誤判，但在 配戴上眼鏡之後，學生就無法利用眼睛來辨識情緒，而只能利用嘴巴來辨識，造就正 確率大幅提升。

表六：高年級對情緒種類的辨識分析

情緒條件 口罩 眼鏡 憤怒 開心

開心

圖四：高年級對情緒種類的辨識正確率

高年級整體分析

從此問卷調查發現，高年級學生對於辨識三種不同情緒在三種不同的條件下，與 中年級相比一樣，憤怒辨識的正確率最高，高達92.9%的正確率以上，而正確率次高的 是也一樣是開心，有89.5%以上的答對率，正確率最低的也一樣是驚訝。

從問卷由此可知，驚訝的表情在三種不同的條件下答對的正確率是偏低的，除了 無口罩有眼鏡有高達96.7%的正確率，其餘的正確率都是75.7%，可能有出現一些誤判

情形，誤判的原因也可能是和中年級組類似。從這一次對於高年級的調查之下發現， 雖然高年級的年紀稍微比中年級還大，但情緒辨識的正確率不但沒有增加，甚至還出 現降低的現象，與文獻資料所查到的有所不同，應該要在經驗的增加和年級的成長

下，辨識率更高，推測可能是因為試受者所對於問卷的投入程度不同而造成的。

遮蔽條件對高年級學生判斷分析

從高年級對於辨識不同遮蔽條件的正確率來比較，可以發現在無口罩有眼鏡的狀 況下，高年級學生在情緒辨識的能力下最穩定，正確率都有高達89.5%以上，而對於辨 識憤怒和驚訝更有高達96.3%以上。

由此調查，我們可以從圖四發現憤怒在不同的遮蔽條件下表現幾乎一致，有口罩 無眼鏡和無口罩有眼鏡的正確率一樣，有高達96.2%，而最低的是在無口罩無眼鏡的狀 況下，有92.9%的答對率。發生這樣的結果推測是因為憤怒這個情緒在臉部上的起伏算

是最大的，所以不管是以口罩或是以眼鏡來遮蔽，都可以利用臉部的其他部位來進行 辨識。而這也有可能跟學生對於情緒的常見度以及經驗的熟悉度有所關係，例如可能 在生活中最常見的情緒是憤怒的情緒，而導致因為是熟悉的表情提升辨識的正確率。

不同情緒對高年級學生判斷分析

從這一次的問卷調查，我們可以發現到中高年級學生在辨識憤怒的情緒時，中年 級學生在辨識的時候有94.7%以上，而高年級學生在辨識憤怒情緒的時候只有92.9%。

高年級在辨識所有情緒的時候，正確率都不如中年級高，而穩定性也沒有中年級高， 例如再辨識驚訝時也是如此，高年級學生在辨識驚訝時的正確率是在75.7%到96.7%之

間，而中年級學生在辨識驚訝時的正確率是在78.8%到96.3%之間，中年級比較穩定。

本來高年級應該要因為認知成熟度和表情敏感度的增加而導致正確率變高，但最後不 如預期。

中高年級情緒表現分析

從圖三和圖四來對照時，會發現中高年級對於辨識情緒時，正確率差距不超過6%

以上，差距最大的是在無口罩無眼鏡的憤怒情緒，中年級的正確率有高達98.4%的正確 率，而高年級則是92.9%的正確率，差距僅有5.5%。從中這些結果我們可以發現到，中 年級的表現不一定每一個都比高年級好，但是在每一個遮蔽條件下的穩定性都比高年 級還高。例如在有口罩無眼鏡的狀況下，中年級在辨識憤怒、開心以及驚訝時，正確 率分別是94.7%、89.4%和80.4%。而高年級在辨識憤怒、開心以及驚訝時，正確率分別 是96.2%、91.0%和75.7%，凸顯出中年級的穩定性。在這個問卷調查中，正確率最低的 是驚訝，而中年級對於驚訝的辨識正確率平均下來稍微比高年級高了一點，推測可能 的原因是因為中年級在寫問卷時比較認真且細膩的去寫，或者是因為中年級在辨識驚 訝情緒的正確率本身就比高年級還厲害而導致成的。

中高年級遮蔽條件對照分析

從這一次的問卷調查，我們可以發現到高年級學生在問卷調查中展現了不穩 定性，有的正確率會比中年級高，但有的會比中年級低。而中年級在整體的表現都比 高年級還好，正確率的差距也不會差太多，因此中年級在整體的正確率略比高年級高 了一些。而從圖表中可以發現多數辨識錯誤的人在辨識有口罩無眼鏡的狀況下，多數 辨識為開心，高達18到21.4%上下，而在多數辨識錯誤的人在辨識無口罩無眼鏡的狀況 下，多數辨識為憤怒，則是14.3到18.1%上下。雖然高年級在整體上比中年級還不好，

但是在有口罩無眼鏡高年級在開心的情緒仍然比中年級高，有91%的正確率。推測可能

的原因是因為開心這個情緒表情以及情緒特徵是最常見以及最容易被辨識的情緒，於 是高年級在辨識時，直覺的就可以看出是開心的情緒。反之，驚訝這個情緒的特徵較

多，所以可能會因為表現過大或過小而造成被其他情緒給混淆，造成正確率降低，或 著是因為驚訝不常使用，而導致這些問題浮現。

第二節

面部遮蔽對情緒強度判讀的影響

表七：中年級對情緒強度的辨識分析(輔助細節判斷)

情緒類別 情緒強度

憤怒

憤怒

開心

開心

開心

開心

驚訝

驚訝

驚訝

驚訝 強 無口罩 無眼鏡 25 24 96.0%

圖五：中年級對情緒強度的辨識正確率(主要數據判斷)

中年級強度辨識整體分析

從這一次的問卷調查中，我們發現到中年級在辨識三種不同情緒的強度時，

正確率是最穩定的是開心的表情，正確率高達49.3%到53.5%之間。而驚訝情緒則是次 高，雖然驚訝的情緒有時的正確率會比開心還高，但是情緒的正確率起伏太大，高達6 6.4%到29.5%正確率，差距更是36.9%。而最低的則是憤怒，正確率在50.8%到30.6%之

間。從圖五中，我們可以發現到驚訝的情緒是最容易受到影響的，因為驚訝的情緒在 有遮蔽物條件下的時候，正確率是在66.4%到59.3%之間，但當驚訝的情緒在無口罩無 眼鏡的狀況下，情緒的正確率就只剩下29.5%。推測可能的原因是因為驚訝的情緒因為

遮蔽住眼睛或著是嘴巴，而情緒的辨識的特徵就變少，而且驚訝情緒因為特徵比較 多，所以觀察到表情的起伏也比較多。但當在無遮蔽條件時候，可能遭受其他特徵有 所干擾。

遮蔽條件對中年級學生判斷強度分析 從中年級對於辨識不同遮蔽條件對於強度的正確率來比較，可以發現在有口

罩無眼鏡的狀況下，中年級學生在情緒強度辨識的能力算是最好的，正確率都有高達5 0%以上，而對於辨識驚訝的強度更有高達66.4%。

由此調查，我們可以從圖五發現在無口罩無眼鏡的狀況下情緒強度辨識的正確率

出現明顯的下降，因為三種情緒強度的正確率都低於54%，除了學生判斷開心的強度有

53.5%的正確率，其餘的憤怒和驚訝的正確率更是只有30.4%以及29.5%的正確率，整整 差了超過23.6%以上。出現這個狀況的可能是因為開心是特徵最少的情緒，因此造成誤 判的機會降低，而特徵的數量少到多的排序是開心、憤怒和驚訝，而正確率高到低的 排序也是如此，因此推測可能是這個原因。

不同強度對於中年級學生判斷分析

從這一次的調查中，我們可以發現到中年級學生在辨識三種情緒的強度時， 整體上強度弱是最好辨識的強度，在辨識強度弱的情緒時，除了無口罩無眼鏡強度弱 的驚訝情緒以外，都有高達45%以上的辨識正確率，而無口罩無眼鏡強度弱的驚訝則是 只有7.9%的正確率，出現極端值的現象。而強度中和強度強的正確率差不多，有的正 確率高有的正確率低。強度弱有8筆資料正確率高於40%以上，1筆低於10%以下，而強 度中則是5筆是75%到40%之間，而4筆低於30%以下，強度強是有3筆資料75%以上，1筆 是50%以上，剩下5筆則是40%以下。推測出現這種狀況可能的原因是因為強度弱的情緒 變化小，而拍攝時強度中和強度弱變化的差距過大，使強度弱容易辨識，而強度中和 強度強又因為變化差距過小，而導致中年級學生容易被兩者的強度搞混，造成正確率 下降。

表八：高年級對情緒強度的辨識分析(輔助細節判斷)

憤怒

憤怒

開心

開心

驚訝

驚訝

圖六：高年級對情緒強度的辨識正確率(主要數據判斷)

高年級強度辨識整體分析

從這一次的問卷調查中，我們發現高年級在辨識三種不同情緒的強度時，正確率稍微 穩定的是開心的表情，正確率高達42%到57.4%之間。而驚訝情緒則是次高，雖然驚訝 的情緒有時的正確率會比開心還高，但是情緒的正確率起伏和中年級一樣太大，高達6 9.8%到26.4%正確率，差距更是43.4%。而最低的則是憤怒，正確率在57.9%到28.7%之

間。從圖六中，我們可以發現到驚訝的情緒是最容易受到影響的，因為驚訝的情緒在 有遮蔽物條件下的時候，正確率是在66.4%到59.3%之間，但當驚訝的情緒在無口罩無 眼鏡的狀況下，情緒的正確率就只剩下29.5%。推測可能的原因與中年級類似，所以我

們可以發現到高年級與中年級遇到同樣的狀況，導致正確率起伏很大。

遮蔽條件對高年級學生判斷強度分析

從高年級對於辨識不同遮蔽條件對於強度的正確率來比較，可以發現在有口罩無眼鏡 的狀況下，高年級學生在情緒強度辨識的能力算是最好的，正確率都有高達40%以上， 而對於辨識驚訝的強度更有高達69.8%。

由此調查，我們可以從圖六發現在無口罩無眼鏡的狀況下情緒強度辨識的正確率 出現明顯的下降，因為三種情緒強度的正確率都低於55%，除了學生判斷開心的強度有 54.1%的正確率，其餘的憤怒和驚訝的正確率更是只有低於30%以下的正確率，整整差 了超過25%以上。出現這個狀況的原因可能是因為跟中年級類似，一樣是開心是特徵最 少的情緒，因此造成誤判的機會降低，而特徵的數量少到多的排序是開心、憤怒和驚 訝，而正確率高到低的排序也是如此，因此推測可能是這個原因。

不同強度對於高年級學生判斷分析

從這一次的調查中，我們可以發現到高年級學生在辨識三種情緒的強度時，

整體上強度弱是最好辨識的強度，在辨識強度弱的情緒時大多都有超過35%以上，除了 無口罩無眼鏡強度弱的驚訝情緒辨識正確率只有10.3%以外，其他的正確率都沒有太 低。而次高的是強度強，強度強是三種強度起伏最大的，有的正確率高有的正確率 低，最大的差距更是高達85%以上。而最低的則是強度中，在不同情緒和不同狀況下都 比較沒有正確率較高表現。強度弱有7筆資料正確率高於40%以上，2筆在40到10%之 間，而強度強則是5筆在50%以上，而4筆低於30%以下，，甚至有2筆低於10%以下。而

最後強度中是有4筆資料50%以上，5筆是45%以下。推測出現這種狀況可能的原因是因 為強度弱的情緒一樣是因為變化小，而正確率上升，但強度強比較不穩定，有時跟強 度中有點像因此正確率起伏較大。

表九：彙整中年級及高年級對情緒強度的辨識分析

情緒類別 口罩 眼鏡 中年級 高年級

憤怒 有口罩 無眼鏡 50.8% 57.9%

憤怒 無口罩 有眼鏡 34.4% 31.7%

憤怒

開心

無口罩 無眼鏡 30.6% 28.7%

有口罩 無眼鏡 51.5% 42.9%

驚訝 有口罩 無眼鏡

驚訝

圖七：彙整中年級及高年級對情緒強度的辨識分析

中高年級強度表現分析

從圖七來對照時，會發現中高年級學生在辨識情緒的強度時，正確率一樣差距不超過8 %以上，差距最大的是在有口罩無眼鏡的開心情緒，中年級的正確率有49.7%的正確 率，而高年級則是57.4%%的正確率，差距為7.7%。從三種情緒的強度來看，會發現到 高年級在辨識憤怒、驚訝和開心時，正確率的區間分別是28.7到57.9%、26.4到69.8% 以及28.7%到57.4%的正確率。而中年級則是區間分別在30.6到50.8%、29.5到66.4%以 及49.7%到53.5%之間的正確率。我們可以發現到中年級在各個情緒的強度表現都比高

年級還穩定，但高年級在有些狀況下的時候辨識強度的正確率比中年級還好，而跟中 年級差距也比較大，但是正確率的起伏也比較大。推測可能的原因是因為高年級在辨 識特定情緒的方面就比中年級還好，而就經驗來比高年級的經驗也比中年級還多，於

是在幾個情緒強度的正確率比中年級好。

中高年級遮蔽條件下強度表現分析 從這一次的問卷調查，我們可以發現到在三種不同的遮蔽條件下，在有口罩無眼鏡的

狀況下，中年級在辨識三種不同情緒的強度時，有高達50.8到66.4%之間的正確率，而

高年級則是42.9到69.8%之間。其次在無口罩有眼鏡的狀況下，中年級在辨識情緒的強 度時，有高達34.4到59.3%之間正確率，而高年級則是在31.7到57.4%之間。最後的無

口罩無眼鏡的狀況下，中年級在辨識強度時，正確率在30.6到53.5%之間，而高年級則 是高達28.7到54.1%之間。我們可以從這些數據中發現到中年級學生組在辨識有遮蔽條 件下的情緒有較高的辨識率，推測出現這種狀況的原因是因為中年級在辨識情緒的強

度時，比高年級學生更在意到部分的細節，使正確率比高年級高，而高年級則是因為 在寫問卷時比較不在乎細緻度，而使他們在看起伏大或特徵明顯的情緒強度時，辨識 正確率會比中年級高。

第五章 結論與建議 第一節 結論

研究目的一：面部遮蔽對情緒種類判讀的影響 中年級的判讀分析

1.當中年級學生在辨識無口罩有眼鏡的驚訝時，正確率會提高。反之，當中年級學生 在辨識其他條件的驚訝時，正確率會降低。發生此現象可能是因為中年級學生對於辨 識驚訝的能力相對來講就比較弱，或著是因為研究者本身在拍照片的時候可能有一些

出錯或細節有一點錯誤例如眼神可能有下垂等等的，而造成這些狀況發生，研究者本 身認為後者的可能性較高。

2.當遮蔽物遮蔽嘴部時，對正確率的影響更大。發生這件事情可能的原因是因為中年

級學生在辨識情緒的時候主要是以嘴部的表情動作特徵為主，所以當配戴口罩的時 候，中年級學生只能以眼鏡來辨識於是辨識率才會降低。

3.當驚訝的情緒戴上眼鏡時和沒有戴上眼鏡的狀況下，會有極大的正確率的起伏。發

生如此現象的可能性可能是因為中年級學生對於辨識驚訝的能力相對來講就比較弱， 或著是因為研究者本身在拍照片的時候可能有一些出錯或細節有一點錯誤例如眼神可 能有下垂等等的，而造成這些狀況發生，研究者本身認為後者的可能性較高。

高年級的判讀分析

1.高年級年紀比中年級大，但情緒辨識的正確率沒有增加，甚至出現降低的現象。推 測可能是因為試受者所對於問卷的投入程度不同而造成的。

2.憤怒在不同的遮蔽條件下表現幾乎一致，所以憤怒在不同狀況下的情緒辨識能力都 偏高。發生這樣的結果推測是因為憤怒這個情緒在臉部上的起伏算是最大的，所以不 管是以口罩或是以眼鏡來遮蔽，都可以利用臉部的其他部位來進行辨識。而這也有可 能跟學生對於情緒的常見度以及經驗的熟悉度有所關係，例如可能在生活中最常見的 情緒是憤怒的情緒，而導致因為是熟悉的表情提升辨識的正確率。

3.高年級在辨識所有情緒的時候，正確率都不如中年級高，而穩定性也沒有中年級 高。本來高年級應該要因為認知成熟度和表情敏感度的增加而導致正確率變高，但最 後不如預期。

中、高年級的分析比較

1.中年級的表現不一定每一個都比高年級好，但在每一個遮蔽條件下的穩定性都比高

年級還高。推測可能的原因是因為中年級在寫問卷時比較認真且細膩的去寫，或者是 因為中年級在辨識驚訝情緒的正確率本身就比高年級還厲害而導致成的。

2.高年級在整體上比中年級還不好，但是在特定的情緒例如開心上的情緒辨識的正確 率仍然比中年級高。推測可能的原因是因為開心這個情緒表情以及情緒特徵是最常見 以及最容易被辨識的情緒，於是高年級在辨識時，直覺的就可以看出是開心的情緒。

反之，驚訝這個情緒的特徵較多，所以可能會因為表現過大或過小而造成被其他情緒 給混淆，造成正確率降低，或著是因為驚訝不常使用，而導致這些問題浮現。

研究目的二：面部遮蔽對情緒強度判讀的影響(在判斷對種類的基礎下，對強度的判 斷)

中年級的強度判讀分析

1.驚訝的情緒是三種情緒中最容易受到影響的情緒，正確率的差距在不同的狀況下起

伏很大。推測可能的原因是因為驚訝的情緒因為遮蔽住眼睛或著是嘴巴，而情緒的辨 識的特徵就變少，而且驚訝情緒因為特徵比較多，所以觀察到表情的起伏也比較多。

但當在無遮蔽條件時候，可能遭受其他特徵有所干擾。

2.在無口罩無眼鏡的狀況下情緒強度辨識的正確率出現明顯的下降，正確率的排序是 開心、憤怒和驚訝。出現這個狀況的可能是因為開心是特徵最少的情緒，因此造成誤 判的機會降低，而特徵的數量少到多的排序是開心、憤怒和驚訝，而正確率高到低的 排序也是如此，因此推測可能是這個原因。

3.中年級學生在辨識三種情緒的強度時，整體上強度弱是最好辨識的強度，在辨識強 度弱的情緒時，在不同情緒和遮蔽物都有較高的辨識正確率。出現這種狀況可能的原

因是因為強度弱的情緒變化小，而拍攝時強度中和強度弱變化的差距過大，使強度弱 容易辨識，而強度中和強度強又因為變化差距過小，而導致中年級學生容易被兩者的 強度搞混，造成正確率下降。

1.驚訝的情緒強度是最容易受到影響的，驚訝的情緒在有無遮蔽物條件下的時候差距 極大。推測可能的原因與中年級類似，所以我們可以發現到高年級與中年級遇到同樣 的狀況，導致正確率起伏很大。

2.在無口罩無眼鏡的狀況下情緒強度辨識的正確率出現明顯的下降，因為三種情緒強 度的正確率大多都低於一半以下。出現這個狀況的原因可能是因為跟中年級類似，因 此高年級學生沒有比中年級學生造成改變。

3 高年級學生在辨識三種情緒的強度時，整體上強度弱一樣是最好辨識的強度，而強 度強則是正確率起伏最大的強度。推測出現這種狀況可能的原因是因為強度弱的情緒 一樣是因為變化小，而正確率上升，但強度強比較不穩定，有時跟強度中有點像因此 正確率起伏較大。

中、高年級的強度判讀分析

1.中年級在各個情緒的強度表現都比高年級還穩定，但高年級在有時辨識強度的正確 率比中年級還好，跟中年級差距也比較大，但正確率的起伏大。推測可能的原因是因 為高年級在辨識特定情緒的方面就比中年級還好，而就經驗來比高年級的經驗也比中 年級還多，於是在幾個情緒強度的正確率比中年級好。

2.中年級學生組在辨識有遮蔽條件下的情緒有較高的辨識率，而高年級有較低的正確 率。推測出現這種狀況的原因是因為中年級在辨識情緒的強度時，比高年級學生更在 意到部分的細節，使正確率比高年級高，而高年級則是因為在寫問卷時比較不在乎細

緻度，而使他們在看起伏大或特徵明顯的情緒強度時，辨識正確率會比中年級高。

第二節 建議

製作類似實驗的建議

1.當製作類似的實驗時，若有足夠的資源和平板時，使用線上表單軟體而非實體表單 影印出來，因為這不但會浪費掉許多時間填寫到電腦上做分析，而且也十分浪費影印 紙來印這些問卷。

2.當要做問卷到班上填寫時，說明記得要一一寫清楚，而且講解時也要把要填寫的部 分講清楚，不然會出現過多的無效問卷，造成問卷樣本數太少。

3.當要做類似的實驗時，記得要把檔案放到電腦內再利用其他軟體幫忙分析，若單獨 用Excel分析，需要花更多的時間。

4.當要做類似的實驗時，要記得自己現在要寫什麼，以免寫了一大串不必要的文字， 而需要大量修改。

延伸實驗的建議

1.因為這一次時間有限的原因，若有更多的時間，可以更深入地去區分更多的年級， 甚至到國高中以上，讓實驗可以證明更多年級的正確率區分等等的。

2.如果還有更多的時間，我希望可以去做男和女的正確率區分，並讓樣本數變得更 多，讓實驗結果更準確。

3.在這一次的研究中，出現大量的無效問卷，希望以後若有做類似的實驗，可以減少 無效問卷的數量，並且對於每一個細項都有較準確的結果，避免學生亂填寫。

4.因為時間稍微緊迫的原因，若有其他的時間，可以把情緒辨識和情緒強度辨識分成 兩個表單來填寫，增加對於強度的正確率的準確率。

參考資料

1.楊家輝(2013/2/第518期)。《人臉辨識的困難與突破》。

2.黃美照(2012)。《國中小情緒辨識和社交關係》。

3.呂靜怡(2019)。《國中生情緒辨識能力、人際知覺與人際關係之關係研究》

4.許淑芬、張益源(2021/8/19)。《臉部情緒評分系統》。

5.周禮緻(2022/7)。配戴口罩對面部表情辨識的影響》。

水態肥料對珠蔥的生長影響

我想要做這個研究是因為我觀察到我家種的蘿蔔播種後很久沒有發芽，噴撒一些肥料後一個晚

上就發芽了，可是另外一盆葉子發黃的九層塔在噴灑肥料之後卻沒有好轉，反而枯萎了，這讓我想 到這會不會是因為肥料太多或太少導致肥料沒有作用，那時，我查了資料，我覺得是因為肥料放太

多、肥料泡太濃或是亂澆水，導致葉片或的組織受傷等原因，會導致葉黃，所以我想要使用肥料來 進行實驗，探討肥料的濃度、像是天然和化學的肥料對植物的影響都不一樣。再來，我想到家裡常 吃的珠蔥一年四季都可以生長，雖然很可能因為季節的關係有些變化，但使用球莖種植基本上每一

個月就可以收成一次，收成時剪掉蔥白以上的部分都還可以繼續生長，讓我一直採收，這樣的植物 生長期很長，種植難度也不大，很適合成為我的研究對象，做為我這次研究使用的植物。

二、研究目的

1. 了解天然與化學肥料的組成物質。

2. 測試不同天數的澆水頻率對珠蔥植物的生長影響。

3. 測試不同化學肥料濃度比例對珠蔥植物的生長影響。

4. 測試不同天然肥料濃度比例對珠蔥植物的生長影響。

三、研究問題

1. 化學和天然肥料的組成配方為何?

2. 測試不同天數的澆水頻率對珠蔥植物的生長有什麼影響?

3. 測試不同種類相同比例的化學肥料對珠蔥植物的生長有什麼影響?

4. 測試不同種類相同比例的天然肥料對珠蔥植物的生長有什麼影響?

1.施肥三時期：一般作物依其生長時間，通常施肥分為 3 個時期，即基肥、追肥、禮肥。本研究中 只會分成基肥和追肥兩個時期，基肥使用含有有機質的土壤，追肥使用化學和天然肥料。

2.天然肥料：未經化學反應改變原理化特性的物質可稱為天然物質。常見的種類為礦物性肥料，以 其天然成分之型態使用，如磷礦粉肥料、白雲石灰肥料、白雲石粉肥料。本研究中使用的天然肥 料是蘋果液態肥料，經過發酵分解的小分子養分可以讓植物很好的吸收。

3.化學肥料：狹義肥料指含有氮、磷、鉀三要素之產品，又稱為化學肥料。

本研究中使用的化學肥料，是具有氮、磷、鉀不同比例的化學肥料，而因為不同廠商，成分比例 略有不同，其中一個比例為 20%全氮、5.2%胺態氮、3%硝酸態氮、20%水溶性磷酐、20%水溶性氧 化鉀。

4.珠蔥：珠蔥為石蒜科，學名是 Allium cepa var. aggregatum，英名是 Shallot，Eschalot，紅蔥 頭為珠蔥的莖球。本研究中使用的珠蔥是由珠蔥的球莖紅蔥頭生長而成的。

5.土壤酸鹼值（pH）：土壤酸鹼度藉由礦質鹽類的溶解度和土壤微生物的活動等，影響植物的營 養與生長。本研究中會之於施肥對土壤酸鹼值的重要性，故在種植前期和種植研究的過程中都會 檢測土壤的酸鹼值，以對應肥料的營養程度。

6.液態肥料：液態有機質肥料的稀釋液，施用後可均勻分布在葉面及土壤中，並可直接與作物的葉 及根部接觸，有直接吸收的功效，可提高作物產量品質。本研究中使用的液態肥料分別是化學水 溶性肥料和天然的蘋果液態肥料。

二、相關研究

透過《莊稼人的春天》科展報告，發現甘蔗渣發酵後可作為有機肥料，並可成為我本次實驗的 參考資料。

在《生生不息 探討肥料對菠菜生長及土壤酸化的影響》的科展報告中，我發現有機肥料與化 學肥料可以透過施肥三時期中的追肥，來增加土壤的含氮量，而且有明顯的變化，顯示有機肥的肥 料選用，像是花生粕能更佳增進植物的生長。因此，在這次研究中，我將採用有機肥料和化學肥料 當作我的實驗變因。

實驗研究法是透過實驗和觀察記錄獲得數據來做出結論的方法。研究的對象是自然界中的現 象問題，在實驗中分成實驗組和對照組，透過數據和資料進行比較與分析，觀察操作變因的變化 後，產生實驗的結論和發現。以下是研究者的實驗步驟：

(一)確認變因:確認研究主題和研究中的操作變因、應變變因。

(二)下操作定義:為實驗中的事物下明確的定義，讓結果可以被觀測。

(三)預測並形成假說:運用總結的方式，進行資料的說明及解釋。

(四)設計實驗:將所有的實驗綜合。

(五)解釋資料：將實驗過程中產生的資料分析並解釋。

(六)產生結論:將所有的資料解釋並產生結論。

二、實驗設計

對照組：(編號)、實驗組 1：(編號)一周兩次(星期日星期三)、實驗組 2：(編號)一周四次(星期日

星期一 星期三 星期五)

1.將土壤放進盆栽裡，土壤大約佔盆栽的 7、8 分滿。

2.把結塊的土壤拍碎，並把土壤鋪平澆入適當水量的水。

3.紅蔥頭泡水一天，讓它吸收水分。

4.挖一個 8 公分的小洞，把紅蔥頭放進去，蓋上薄薄的一層土，保持土壤的鬆散。

5.每天澆一次水，澆水量一次為 250 毫升。

三、研究工具與材料

工具

天然

肥料

圖片

材料

綠豆(氮肥) 菜葉、蛋殻、細 骨頭(磷肥)

洗米水、茶葉 水、香蕉皮(鉀 肥)

蘋果皮(營養液)

五、前置珠蔥種植實驗步驟

(一)為期一個月，劃分兩周為一張統計圖表，從中觀察珠蔥生長情形。

(二)首先把珠蔥泡水一天，隔天種在土壤裡，接著每周澆水觀察珠蔥的生長情形。

(三)透過土壤檢測器，觀察珠蔥的溫度、濕度、光照程度和 PH 值變化。

(四)採收珠蔥並量測葉子的最後生長長度。

肆、實驗過程與分析

(一)實驗前期觀察珠蔥生長情形紀錄表格：

測試時間：11/2-11/21，為期一個月的生長紀錄。

實驗

項目

酸

實驗前期觀察珠蔥生長情形紀錄表格

光

照

變

生 長

實驗步驟說明：

1.將土壤放進盆栽裡，土壤大約佔盆栽的 7、8 分滿。

2.把結塊的土壤拍碎，並把土壤鋪平澆入適當水量的水。

3.紅蔥頭泡水一天，讓它吸收水分。

4.挖一個 8 公分的小洞，把紅蔥頭放進去，蓋上薄薄的一層土，保持土壤的鬆散。

5.每天澆一次水，澆水量一次為 250 毫升。

6.透過土壤檢測器，量測溫度、濕度、PH 值和陽光照射度變化，在這次實驗中，珠蔥分成三 組，一組有四盆，分別是對照組、實驗組 A 和實驗組 B。對照組每天都澆水；實驗組 A 一 周澆水兩次(為星期日、星期三)；實驗組 B 一周澆水四次(為星期日、星期三、星期一、 星期五)。

7.各組土壤檢測器實驗記錄統計圖表：

實

驗

項

目

陽

光

變

化

濕

度

變

化

實

驗

項

目

陽

光

變

化

第二組 實驗組 A

第三組 實驗組 B

濕

度

變

化

8.各組珠蔥生長高度圖表記錄

實驗項目

對照組

生長高度

生長高度折線圖

實驗組 A

生長高度

實驗組 B

生長高度

(二)實驗二 不同化學肥料在相同比例下對珠蔥的生長影響 實驗步驟說明：

1.將土壤放進盆栽裡，土壤大約佔盆栽的 7、8 分滿。

2.把結塊的土壤拍碎，並把土壤鋪平澆入適當水量的水。

3.紅蔥頭泡水一天，讓它吸收水分。

4.挖一個 8 公分的小洞，把紅蔥頭放進去，蓋上薄薄的一層土，保持土壤的鬆散。

5.每天澆一次水，澆水量一次為 250 毫升。

6.透過土壤檢測器，量測溫度、濕度、PH 值和陽光照射度變化，在這次實驗中，珠蔥分成三 組，一組有四盆，分別是對照組和實驗組 A、B，對照組和實驗組 A、B 每次都會澆水，對照

實

驗

項

目

酸

鹼

值

變

化

組只使用清水澆灌，實驗組 A 使用必達通用肥加水融解而成的水澆澆灌，實驗組 B 使用福壽 牌洽發統統補加水溶解而成的液態水肥。

7.各組土壤檢測器實驗記錄統計圖表：

第一組 對照組 清水澆灌

陽

實

驗

項

目

第二組 實驗組 A 組 必達通用水態肥料

酸

驗

項

目

酸

鹼 值

第三組 實驗組 B 組

福壽牌洽發統統補水態肥料

陽

光

變

化

8.各組生長高度統計圖：

實驗項目

對照組

生長高度變

化

生長高度統計圖表

實驗組 A

生長高度變

化

實驗組 B

生長高度變

化

8.珠蔥實際生長度紀錄 實驗項目

A

測量日期:3/31

生長高度項目 鬚根長度:8cm

葉子高度:6cm

A

鬚根長度:10.5cm

葉子高度:9cm

B

鬚根長度:9cm

葉子高度:9cm

:3/31

生長高度項目 鬚根長度:10cm

葉子高度:8cm

C 測量日期:3/31

鬚根長度:10cm

葉子高度:8cm

生長高度項目 鬚根長度:11cm

葉子高度:8.5cm

鬚根長度:12cm

葉子高度:9cm

鬚根長度:8cm

葉子高度:7cm

鬚根長度:10cm

葉子高度:9cm

:3/31

生長高度項目 鬚根長度:11cm

葉子高度:8.5cm

鬚根長度:9cm

葉子高度:10cm

鬚根長度:12cm

葉子高度:8cm

實驗項目 對照組 實驗組 A 實驗組 B

A 測量日期:3/31

生長高度項目 鬚根長度:9cm

葉子高度:21cm

鬚根長度:13cm

葉子高度:24cm

鬚根長度:11cm

葉子高度:18cm

生長高度項目 鬚根長度:12cm

葉子高度:19cm

鬚根長度:13.5cm

葉子高度:23cm

C 測量日期:3/31

生長高度項目 鬚根長度:14cm

葉子高 度:18.5cm

鬚根長度:12cm

葉子高度:25cm

鬚根長度:10cm

葉子高度:25cm

鬚根長度:9.5cm

葉子高度:19cm

生長高度項目 鬚根長度:11cm

葉子高度:24cm

鬚根長度:11.5cm

葉子高度:26cm

鬚根長度:19cm

葉子高度:26cm

(一)實驗一結論：

1.較少澆水天數會使土壤變鹼性，影響珠蔥的生長和營養，但在前期種植珠蔥的觀察研究 中，影響程度較低。

2.溫度對於生長高度的影響，在三組的表現中因數據資料較少，較無法做客觀判別。

3.澆水天數減少會讓溼度降低，但對於生長高度沒有太大的影響。

4.各實驗組別的生長高度無太大差異，可見澆水頻率不是影響主要生長高度的主要因素。

本次實驗發現澆水頻率不會影響珠蔥的生長高度，但會使得土壤酸鹼值升高或降低，長期下來 可能就會使得珠蔥無法吸收足夠的營養而影響生長高度。

(二)實驗二結論：

1.透過數據資料發現，實驗 A 和實驗 B 珠蔥的起始的生長高度都比對照組的起始高度高，可能 原因是可能是因為有吸收到水態化學肥料的關係，代表有無添加營養成分對珠蔥生長有一定 的成長幫助。

2.實驗發現有家化學水肥料的珠蔥在土壤酸鹼值上，較趨穩定，起伏相對比只澆水的對照組 小。

3.實驗發現各三種實驗雖然都放在相同位置，但是四合一土壤檢測器的數值還有是有不同變化 差異，可能因素是照射角度的差異所造成。

4.實驗發現最後各三組生長高度，其對照組的高度沒有超過 30 公分以上，都低於實驗組 A 和實 驗組 B，表示不只是初始高度對生長高度有影響，其養分也在珠蔥的生長期給予許多養分， 且直接影響正常澆水的生長高度。

(三)結論：

1.整體來說，在為期一個月的生長週期，珠蔥大約都能生長到３５公分左右，且如果只澆水也 能到達此標準高度。

2.單一只比較水態肥料對於珠蔥的生長高度有一定程度的影響，且生長高度高於對照組 5 公分 以上，比只用水灌溉還來得高。

3.澆灌化液肥料的珠蔥生長較不穩定，會忽然上升，但有澆灌化學液態肥料的珠蔥生長高度平 均較澆水灌溉的高。

4 因數據資料較少，沒有發現溫溼度對於酸鹼值的影響程度。

5.珠蔥的生長變化會受到土壤酸鹼值的影響，為其中一個變因關係，但本次實驗沒有特別針對 這個數據做太深入的探討。

6.結果發現酸鹼值較低可能會影響珠蔥吸收營養，但是不會影響珠蔥的生長高度。

7

澆水頻率或液態肥料並不會對珠蔥的生長高度有顯著的變化，只會對土壤酸鹼值造成影響。

二、後續研究建議

（一）利用檢測器測試植物吸收的養分

（二）測試更多種類不同種類的肥料的效果

（三）測試不同種類肥料的吸收速度 （四）肥料對於不同植物的吸收效果

三、研究心得

在這次的獨立研究中，我對於植物種植相關的研究有了更深入的了解，例如影響植物生長的各 種因素，包括土壤種類、陽光照射以及施肥時機。我還學會了如何透過數據推測珠蔥的生長過程及 肥料對其影響。在資料蒐集的過程中，我了解了如何在網路上搜尋、篩選與研究相關的資料，並思 考如何將這些資訊應用於實際研究中。然而，我也發現網路上查詢的資料可能與實際研究結果存在 差異。 在這項研究中，我覺得最大的困難是時間不足。原本計劃進行一個關於天然肥料的實驗，但 因為時間有限，無法實施實驗，也無法比較化學肥料與天然肥料的效果。這部分比較遺憾。如果將 來其他人想進行有關肥料的實驗，可以嘗試進行相關的實驗。

參考資料

涂心柔 范湯杰、張益 、張世傑(2004)。庄稼人的春天。中華民國第四十四屆中小學科學展覽會 ， 取自 https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/44/c08/080825.pdf

張博雅，吳佳晏、謝秉融、黃崇瑋(2007)。生生不息 探討肥料對菠菜生長及土壤酸化的影響。中 華民國第四十七屆中小學科學展覽會，取自 https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race1/47/high/030809.pdf

變化莫測的液體熱冰

有一次，我在看影片的時候，看到了有人在測試液體暖暖包，這讓我覺得很好奇，於是我上網

搜尋了相關資料，發現這是由醋酸鈉過飽和溶液做成的，只要受到金屬片的震動，就會產生結晶並 且釋放熱能，然而只要再用熱水煮就能復原，且可以多次重複使用。另外，查詢資料後也得出醋酸 鈉液體暖暖包在暖暖包的使用上，因為可以重複使用所以相對環保。不過，因為得知除了醋酸鈉是 由過飽和溶液製作而成，也有其他的溶液能產生放熱反應，所以我想要知道有沒有其他化學材料， 可以取代醋酸鈉製作成液體暖暖包呢？

二、研究目的

1.探討醋酸鈉不同莫耳數液體暖暖包的放熱反應

2.探討不同化學溶質液體暖暖包的放熱反應

3.探討單一溶質液體暖暖包的放熱反應

4.探討複合溶質液體暖暖包的放熱反應

三、研究問題

1.莫耳數對液體暖暖包有影響嗎?

2.使用不同化學溶質製作液體暖暖包的放熱反應為何?

3.使用單一溶質製作液體暖暖包的放熱反應為何？

4.使用複合溶質製作液體暖暖包的放熱反應為何?

(一)過飽和溶液

過飽和溶液是指在某一溫度下，溶質的濃度超過了該溫度下的最大溶解度，並且在這 種溶液中，溶質能夠保持在液體中，直到受到某種外部干擾（例如震動或改變溫度）才會 析出，在析出之前，溶液為不穩定狀態。本研究中的過飽和溶液是指在一定的水量中溶質 無法再溶解，需透過加熱進行還原。

(二)液體熱冰

過飽和溶液，在加入金屬片後，透過金屬片震動，從液體變成固態的放熱反應過程， 本實驗固定金屬片介質，並透過不同化學溶質製成液體熱冰，以觀察其溫度變化。

(三)放熱反應

液體暖暖包產生反應時，溫度會持續開始上升，而醋酸鈉液體暖暖包在放熱時，溫度 會從室溫度開始升高到 55 度左右，本實驗的放熱反應依照上放熱溫度，皆是以室溫度 22 或(+-1)度開始量測其放熱溫度變化，以作為液體暖暖包溫度變化的分析。

(四)莫耳數

莫耳濃度又稱體積莫耳濃度，是指在每單位體積（公升）內含的溶質莫耳數，本實驗 將透過不同分子量計算其莫耳濃度，以及化學溶質的公克數和水量比例。

(五)分子量

分子中各個原子之原子量總和。本實驗將計算不同溶質的分子量，以調配不同比例的 莫耳數。

二、相關研究

為了調整液體暖暖包的比例的，我從「讓冰溫暖你」文獻中的濃度比例去實驗，分成 40%、 45%、50%、55%及 60%，但是計算其莫耳數後卻發現它的莫耳數並沒有規律，於是我從 60%的濃度調 整後得出了 258M、268M、278M、288M 及 302M 的醋酸鈉液體暖暖包莫耳數比例。從中也發現，並開 始思索醋酸鈉液體暖暖包是否因為在過飽和溶液結晶情況下，具有放熱反應的效果，才會是有人俗 稱的「熱冰」。

二、研究工具與材料

● 實驗材料：醋酸鈉、細鹽、粗鹽、檸檬酸、小蘇打、蛋殼、鹽酸、紅豆水、銅片、PE、PVC、

PLA、PP、市售液體暖暖包鐵片

● 實驗器具：燒杯、溫度計、電腦、封口機、石蕊試紙、平板、紀錄紙、市售液體暖暖包、酒 精燈、三角架、鐵網、甲醇、電子秤、手套、護目鏡、剪刀、打火機、抹布

物品 醋酸鈉

圖片

介紹 液體暖暖包的 主要材料

細鹽(氯化鈉) 粗鹽

檸檬酸 小蘇打

液體暖暖包的 主要材料

液體暖暖包的 主要材料

液體暖暖包的 主要材料

液體暖暖包的 主要材料

物品 蛋殼 醋 紅豆水 銅片 PE 塑膠袋

圖片

介紹 液體暖暖包的 主要材料

液體暖暖包的 主要材料

液體暖暖包的 主要材料

觸發介質，使 用來製作環保 液體暖暖包。

裝醋酸鈉溶液 的容器

物品 PVC 塑膠袋 PLA 塑膠袋 PP 塑膠袋 市售液體暖暖 包鐵片 燒杯

圖片

介紹 裝醋酸鈉溶液

的容器

裝醋酸鈉溶液

的容器

裝醋酸鈉溶液

的容器

觸發介質，使

用來製作醋酸

鈉暖暖包

量測及調配液 體暖暖包溶液 量的容器

物品 溫度計 電腦 封口機 石蕊試紙 平板

圖片

介紹 使用來測量液

體暖暖包的溫 度

整理數據、撰

寫研究報告

製作液體暖暖 包時用來封口

檢測酸鹼值

縮時攝影、計 時、整理資 料、拍照

物品 記錄紙 市售液體暖暖 包 酒精燈 三腳架 鐵網

圖片

介紹 即時紀錄 取得鐵片 加熱用 加熱用 加熱用

物品 甲醇 電子秤 手套 護目鏡 剪刀

圖片

介紹 使用在酒精燈 測量出不同濃 度的醋酸鈉量

製作液體暖暖 包時用 製作液體暖暖 包時用

使用來取出市 售液體暖暖包 的鐵片

物品 打火機 抹布

介紹 點燃酒精燈 擦拭桌子

肆、實驗步驟與結果分析

(一)探討醋酸鈉不同莫耳數液體暖暖包的放熱反應

以醋酸納液體暖暖包不同比例濃度為實驗操縱變因，其中控制變因為隔水加熱的水 量、醋酸鈉液體暖暖包的水量、觸發介質，以及暖暖包外袋材質。

實驗說明與步驟如下：

1. 依照不同莫耳數準備醋酸鈉的公克數和水量。

2. 將水量固定 2.5ml，並且將醋酸鈉的比例調整為表一，直接加入 PE 袋中。

3. 將鐵片放入 PE 袋內。

4. 使用封口機封口，

5. 用酒精燈加熱將其融化，觀察溶液是否有過飽和現象。

6. 冷卻至室溫度即完成。

7. 測試不同莫耳數的醋酸鈉液體暖暖包維持釋放熱能的時間反應變化。

8. 紀錄數據資料如表二，實驗一醋酸鈉液體暖暖包不同莫耳數的放熱狀態。

實驗項目

照片

結晶狀態

最高溫度

質性描述

晶體分佈均 勻

第一次實驗

晶體分佈均

勻，在鐵片

周圍有小凹 陷

晶體稍微沒 有很均勻

晶體稍微不 均

放熱時間維

持了 30 分鐘

且溫度沒有

降至 50 度以 下。

照片

晶體分佈一

半，密集但

放熱時間同

樣維持了 30

分鐘以上，

且溫度沒有

小於 50 度。

袋子封口較

為下面。

此濃度的液

體暖暖包最

高溫度高於 288M 濃度的 最高溫度。

第二次實驗

晶體分佈整

晶體分布不

溫度低於 278M 的液體

暖暖包，一

開始較高，

後來便比 278M 的低。

M

晶體在右上

角並未分佈

溫度變化在 30 分鐘內低 於 2 度，在

所有濃度當 中，為最高 的溫度。

晶體稍微歪

結晶狀態

是同樣在鐵

片周圍有凹 陷

個液體暖暖 包的三分之

二，凹凸不

最高溫度 56.5℃ 54.2℃

太均勻其鐵

片周圍有明 顯凹陷

斜，同樣在

鐵片附近有 凹陷

晶體分佈不 均

溫度變化在

質性描述

為全部液體 暖暖包中的 最高溫度， 但是是最低 濃度。

25 分鐘到 30 分鐘，共差

了 5 度，從

剛開始到最

後共差了 8 度。

同樣袋子封 口較下，溫

度變化從開 始到最後共

差了 4 度。

溫度變化 為，從一開 始稍微下降 又上升，後 來溫度持續 下降。

溫度為次 高，次於莫 耳濃度最低 的液體暖暖 包。

溫度變化， 從一開始先 下降後，上 升又下降，

最後也是持 續下降了約

照片

結晶狀態

晶體分布不 均

第三次實驗

晶體分布均 勻

晶體分布不 均

晶體分布均 勻不過凹凸 不平 晶體分布均 勻不過凹凸

最高溫度 58.9℃ 58℃ 59℃ 57℃ 58℃

放熱為次

高，僅和第

一高溫的液

質性描述

體暖暖包相 差 0.1 度。

溫度持續下

降，共下降 2 到 3 度。

上升溫度較

上次高，溫

溫度變化為 四度。

268 M 液體暖

暖包和 302 M

的液體暖暖

包溫度相 同。

(二)、探討不同化學溶質液體暖暖包的放熱反應

溫度為最

高，溫度變

化從開始到 後面總共為 三度，溫度 變化起伏較 小。

溫度從剛開 始到後面並

未升高，且

總共下降了 5 度。

此次實驗的

302 M 為三次

實驗溫度差

最大的液體 暖暖包，從 一開始到最 後總共差了 11 度。

以過飽和溶液材質為操縱變因，其中控制變因為溶劑水量、溶液的莫耳數、觸發介質、 液體暖暖包水量，以及暖暖包外袋材質。

1. 將硝酸鉀、硫代硫酸鈉及硫酸鈉製作成 10 M 的過飽和溶液，調配的比例濃度依照固

定莫耳數計算其化學溶質的公克量，如下表三：

表三

化學溶質項目

2. 以 30 分鐘測試放熱反應的釋放溫度，實驗中使用紅外線溫度感測器測量溫度，比初 始溫度更高為釋放熱能的標準，每 5 分鐘記錄一次溫度。

3. 平均三次實驗資料，從中得中不同濃度的液體暖暖包維持放熱的時間。

4. 紀錄數據資料如表四，實驗二不同化學材質液體暖暖包相同濃度放熱狀態： 表四

實驗項目

照片

硝酸鉀

第一次實驗

硫代硫酸鈉

結晶 狀態

最高

質性 描述

照片

結晶 狀態

質性

描述

水溶液並未結 晶，硝酸鉀粉末 沉澱在液體暖暖 包底部。

溶液沒有結晶， 有一些顆粒尚未 被溶解。

第二次實驗

未結晶 未結晶

粉末類似結晶，

從五分鐘到三十 分鐘共下降了

硫酸鈉

醋酸鈉

結晶結塊在液體 暖暖包下方 有小小晶體

由於在製作液體

暖暖包當下，無 水硫酸鈉接觸到 水就結晶成為了 十水合硫酸鈉且 放熱，所以無法 還原。

析出了一點結 晶，但是並沒有 變得很熱。

晶體在底部的位 置。

結晶在液體暖暖 包下方 未結晶

和前面實驗相 同，溶液並未結 晶。

和前面實驗相 同，晶體並未溶 解。

推測是在使用一 次過後，無法再 次析出肉眼可見

照片

0.7℃ 的結晶。

第三次實驗

結晶

狀態

質性 描述

液體暖暖包的下 半部分都有類似 結晶但是並非結 晶的粉末結塊。

溶液並沒有結 晶，從五分鐘到 三十分鐘，下降 了 0.5℃。

和前面實驗相 同，結晶並未溶 解。從五分鐘到 三十分鐘，共下 降了 1℃。

和硫代硫酸鈉類 似，並沒有結 晶，從五分鐘到 三十分鐘共下降 了 0.6℃ (三)探討單一溶質液體暖暖包的放熱反應

以單一材質液體暖暖包的不同材料為實驗操縱變因，控制變因為莫耳數、觸發介質，以 及暖暖包外袋材質。

1. 準備粗鹽、細鹽及蔗糖，應用莫耳數和分子量計算溶質的公克數和水量，並製作溶 液，如表五：

表五

2. 將溶液倒入塑膠袋，鐵片也放入塑膠袋中。

3. 使用封口機將其封口，並用酒精燈將其加熱還原融化。

4. 冷卻至室溫，完成。

5. 計時測試不同材料的暖暖包何者維持釋放熱能的時間最久，使用紅外線溫度感測器測 量溫度，比初始溫度更高為釋放熱能的標準。

6. 統整資料並得出哪一種液體暖暖包維持釋放熱能的時間為最久。

7. 紀錄數據資料如表六，實驗三單一溶質液體暖暖包放熱反應狀態：

表六

第一次實驗

實驗項目 粗鹽 細鹽 蔗糖

照片

結晶

狀態

最高

質性

描述

照片

粗鹽水並未結晶， 原本的晶體皆靠近 鐵片。

細鹽水並未結晶， 氯化鈉粉末沉澱在 底部。

第二次實驗

糖水並未結晶，液體呈 現棕色。

結晶 狀態

質性

描述

粗鹽水未結晶且原 本的晶體分散在液 體暖暖包內部。

細鹽水未結晶，氯 化鈉粉末沉澱在液 體暖暖包的右下 角。

第三次實驗

糖水未結晶且蔗糖顆粒 分散。

照片

結晶狀態

質性描述

粗鹽水未結晶，粗

鹽晶體沉澱在液體 暖暖包底部

(四)探討複合溶質液體暖暖包的放熱反應

細鹽水未結晶，氯 化鈉粉末沉澱在液 體暖暖包的左下 角。

糖水並未結晶且蔗糖顆 粒不明顯。

以複合材料液體暖暖包的不同材料為實驗操縱變因，其中控制變因為溶劑毫升量，以及 暖暖包外袋材質、觸發介質。

1. 準備小蘇打、檸檬酸和蛋殼，並製作溶液，表七維不同溶質的公克量與溶劑量： 表七

複合溶質項目 溶質公克量 第二溶質公克量

溶劑量

酸鹼中和 小蘇打 2.4g 檸檬酸 1.8g 25ml 乙酸蛋殼 蛋殼 1g 無 25ml

2. 將溶質倒進 PE 袋，並加入溶劑，開始實驗。 計時測試不同材料的暖暖包何者維持釋 放熱能的時間最久，使用紅外線溫度感測器測量溫度，比初始溫度更高為釋放熱能的標 準。

3. 統整資料並得出複合溶質液體暖暖包維持釋放熱能的時間，如表八：

實驗項目

照片

第一次實驗

酸鹼中和

結晶狀態

最高溫度

質性描述

照片

在反應時有冒泡，且液體暖 暖包外袋有明顯膨脹。

第二次實驗

結晶狀態

乙酸蛋殼

在反應時較酸鹼中和溫和， 且溫度有微幅上升。

質性描述

溫度上升多一點，這次冒泡 數較少。

溫度比之前上升少，結晶狀 態不佳。

一、研究結果討論

伍、結論與建議

(一)不同莫耳數液體暖暖包放熱反應實驗討論

1. 302M 的醋酸鈉液體暖暖包雖然溫度一開始較其他莫耳數的液體暖暖包高 58.8℃，但是 隨著使用次數的增加，能夠上升的溫度會降低。

2.一開始不同莫耳數的液體暖暖包相差較多溫度，使用過後再次使用溫度差距較小。

3.反之，258M 的醋酸鈉液體暖暖包能放熱的溫度不會每次都減少。

4.因為莫耳數相差不大，所以它的結晶狀態較為相似，僅因為袋子的放置方式及其當時的溶 液分布或形狀等而有相異處。

5.平均溫度差排列 302 M>268 M>258 M>288 M>278 M；平均最高溫度排列 302 M>278 M>258 M>268 M>288 M。

(二)不同化學溶質液體暖暖包的放熱反應實驗討論

1.四者固定了相同莫耳數，發現放熱反應較弱，並且和室溫差<2℃，推測是濃度過低，或 是因為溶解度的關係，所以未溶解。

2.在實驗二中的醋酸鈉液體暖暖包和實驗一的醋酸鈉液體暖暖包莫耳數相差約 240M 左 右。

3.原本預測硫代硫酸鈉的放熱反應會較強烈，實驗結果發現溫度也才上升 2 度左右。

4.在調製液體暖暖包的過程中，醋酸鈉、硝酸鉀及硫代硫酸鈉接觸到水，水溫皆為下降約 10℃；硫酸鈉接觸到水立刻反應產生結晶並釋放熱能，溫度達到約為 30℃。

5.平均溫度差排列 硫代硫酸鈉>硫酸鈉>醋酸鈉>硝酸鉀；平均最高溫度排列 硫代硫酸鈉> 醋酸鈉>硫酸鈉>硝酸鉀。

1.三者固定了相同莫耳數，放熱反應皆非常微弱，溫度起伏也較小，起伏<1℃。

2.細鹽的平均溫度變化起伏最大，從五分鐘到三十分鐘共下降了 0.6℃。

3.蔗糖的平均溫度變化起伏較小，從五分鐘到三十分鐘共上升了 0.1℃，在三者中為唯 一溫度上升者。

4.在看到細鹽及粗鹽皆下降的情況後，我原本以為蔗糖也會下降，但是卻上升了 0.1℃。

5.平均溫度差排列 細鹽>粗鹽>蔗糖；平均最高溫度排列 細鹽>粗鹽>蔗糖。

(四) 複合溶質液體暖暖包放熱反應實驗討論

1.酸鹼中和液體暖暖包平均上升了 1.1℃，但是原理其實是放熱反應小於吸熱反應。

2.乙酸蛋殼液體暖暖包平均下降了 0.4℃，溫度變化起伏小。

3.酸鹼中和液體暖暖包在三次實驗的平均皆有上升，但是在實驗第四次後，發現酸鹼中和 的放熱反應從室溫降到 7℃左右。

4.平均溫度差排列 酸鹼中和>乙酸蛋殼；平均最高溫度排列 乙酸蛋殼>酸鹼中和。

二、結論

(一)

雖然莫耳數高的醋酸鈉液體暖暖包放熱溫度高，但是每次使用時能放熱的溫度會減少；反

之莫耳數低的醋酸鈉液體暖暖包雖然一開始的放熱溫度較低，卻不會每次放熱溫度下降。

(二)

雖然醋酸鈉在莫耳數高的情況下，放熱溫度較高，但是莫耳數較低時，結晶程度偏低。硫

代硫酸鈉在實驗二中溫度差最大且在四者中溫度也最高；硝酸鉀反之，在實驗二中溫度差最 小且溫度最低。

(三)雖然固定了莫耳數，但是因為蔗糖和氯化鈉的分子量並不相同，蔗糖的分子量是氯化鈉的 五倍，質量比接近 1:20，導致了其放熱溫度的差異。

(四)雖然細鹽液體暖暖包溫度較高，但是在最後呈現溫度下降的情形；蔗糖液體暖暖包溫度較 低，但是最後呈現的結果為上升的情形。

(五)在三次實驗內發現酸鹼中和液體暖暖包平均上升 1.1℃乙酸蛋殼則是下降了 0.4℃。

(六)室溫有可能會影響放熱起伏較低的液體暖暖包，但是放熱反應較強的液體暖暖包，例如高 莫耳數的醋酸鈉液體暖暖包，不會受到室溫的影響，若硫代硫酸鈉在相同莫耳數的情況下， 也會類似的情況發生。

(七)不是所有過飽和溶液的化學反應皆會釋放較大熱量，且酸鹼中和也不一定會溫度下降。

三、後續研究建議

(一)

實驗中發現液體暖暖包的放熱反應並沒有一定的規律，未來能進行探討室溫的溫度是否會 影響液體暖暖包的放熱反應。

(二)這次的研究較注重於研究放熱時間，查詢文獻時也只有查到研究結晶和觸發介質相關的文 獻，所以未來可以研究外袋材質對液體暖暖包的影響。

(三)在結晶這方面，資料通常是探討觸發介質及濃度對結晶的影響，未來能探討袋子的放置方 式或是莫耳濃度對結晶的影響。

(四)液體暖暖包雖然加熱還原較一般液體暖暖包環保，但是也相對麻煩，所以未來能實驗如何 使用其他還原方式來進行探討。

(五)現在社會提倡環保，如果醋酸鈉液體暖暖包能重複使用固然環保，但是如果使用到一定的 時間，如一年，就會不能用

放熱溫度會隨著使用次數減少，未來可以研究如何改善這個 問題、有沒有辦法使用能回收的材料製作、如何延長使用期限，或是不同變因對醋酸鈉液 體暖暖包使用期限的影響。

四、研究心得

這次的研究我認為並沒有到非常的成功，而且在決定主題以後，我也有了其他想研究的東西， 可是來不及了。我這次研究後那些實驗剩下來的東西可以說是非常沒用，不像其他人的，例如

60428

的，珠蔥還能繼續生長。課文有教到二十世紀物理學家理查•費曼曾經說過：「沒有人搞得 清楚生命究竟是什麼，但這並不重要。探索世界吧！只要你研究得夠深，幾乎所有的東西都會變得 非常有趣。」但是到我們資優班，就會變成「只要你研究的夠深，幾乎所有的東西都會變得非常無 趣」。這次我選的主題是液體暖暖包，一開始還沒有做實驗的時候我是非常開心的，但是在整個研 究流程之後，我就覺得液體暖暖包連碰都不想要碰了。總結來說，這次的研究並沒有達到非常成功 的地步，下次可以選其他主題再深入探究。

參考資料

陳豫弘(2023)。奧妙科學大圖解。臺北市：希伯崙股份有限公司 二見太郎(著)、陳朕疆(譯)(2020)。高中基礎化學：重點整理、有效學習！。臺北市：台北東販股 份有限公司。

余宸綺(作者)、凃雁云(作者)、賴芊瑀(指導老師)(2022)。讓冰溫暖你。2022 全國科學探究競賽這樣教我就懂

素食者的心路歷程-素食者的茹素原因及對日常生活

的影響

研究者：呂承翰 指導老師：鄭皓宇

第一章 緒論

第一節 研究動機

我在班上時看到有些同學吃素，吃素的同學看到我們午餐的肉，例如:滷排骨、炸 雞、滷雞腿 等，都不會想吃，我們班上的人吃素的原因也都不太一樣。因為我 想聚餐時不想讓素食者感到尷尬，所以我想知道素食者看到肉食為甚麼不會想吃和他 們吃素的原因；出去與素食者吃飯時，才不會覺得尷尬不知道對方可以吃什麼。

第二節 研究目的

研究目的一：瞭解素食者對於素食價格的看法 研究目的二：瞭解素食者吃素的原因以及飲食偏好

研究目的三：瞭解素食者因為吃素而帶來的困擾 研究目的四：素食者的飲食內容

全素

五辛素

奶素者

第二章 文獻探討

第一節 素食種類的介紹

表一：素食的種類

不吃肉、蛋和奶,以及任何由∕用動物生 產或製作的食品。

不吃肉、蛋和奶,以及任何由∕用動物生 產或製作的食品;但可以五辛(蔥、蒜、

韭、蕎及興渠,其中蕎狀似大蔥,興渠即洋蔥)

不吃肉,但食用奶製品。

蛋素者 不吃肉,但吃蛋。

蛋奶素者

鍋邊素者

不吃肉,但食用奶製品和蛋。

以不吃肉為主張,能夠接受與肉一起煮的 食物,但是會挑非肉類來吃。

魚素者 不吃肉,但能夠接受魚/海鮮類。

半素食者

阿育吠陀素食

果食主義

飲食內容包括少量魚和雞。

只吃可自然採摘的水果、堅果、種子，通常不 吃根莖類（如馬鈴薯）

彈性素 主要吃素食，但偶爾會吃肉或海鮮

第二節 素食者吃素的原因

表二：吃素的原因

項目 舉例說明

1.因宗教而吃素的

慈濟的佛陀：一切肉不得食，斷大慈悲性種子，一切眾生見 而捨去，是故一切菩薩，不得食一切眾生肉，食肉得無量 罪。

2.不殺生 不想看到死掉的動物

3. 為自己的健康 認為吃素有異於身體健康

4.環境永續 為了保護環境而吃素的

5.心靈因素 小時候家長都吃素

第三節 素食人口的比例

表三：2006不同國家的素食者人口占比 (來源:成為素食者的轉化學習過程-以環保素食者為例)

佔全國人口的比例(%) 國家 全國人口 素食人口

6.0

英國 59000000 3000000

4.3 荷蘭 16000000

3.5

1.0

0.8

結論:台灣的人吃素的比例是最高的；波蘭的人吃素的比例是最低的。

第四節 影響生活的層面

表四：吃素影響生活的層面(取自文獻)

吃素影響生活的層面

相關句子段落 內容摘要及註解

來源 (1)文獻探討 (2)訪談的內容和結果 (3)訪談者的生活背景 他希望自己是個比較自 由的素食者，不會因為 飲食習慣的改變而影響 社交

他盡量不吃完整的肉， 並推廣給他認識的人。

摘要：吃素會影響社交。

註解：吃素和其他人吃的東西 不同，所以別人可能會不想和 你一起吃東西。

摘要：他因為要推廣吃素而不 能吃肉。

註解：素食者盡量不吃肉，藉 此推廣吃素給他認識的人

(2)+(3) 志明

(2)+(3) 怡君

患有退化性關節炎，被 人家質疑吃素很不健康 的反駁點。

摘要：因為在吃素的過程中得 了退化性關節炎，所以大家認 為吃素是不好的

註解：如果在吃素的過程中得 到疾病，就會讓人覺得吃素是 很不健康的

(2)+(3) 志偉

家人對他的飲食選擇並 不知情，而不會特地準 備素食他回家也會盡量 吃素。

摘要：別人不知道他是素食者 而不會準備他可以吃的食物。

註解：如果他人不知道素食者 吃素，會對飲食上有一些問題 產生。

(2)+(3) 永康

表五：吃素影響生活的層面(取自同學的簡短訪談)

影響生活的層面 來源 備註

其他家人不吃素，和吃葷的家人時必須分開吃 60110李恆宇

表六：有甚麼政策可以幫助素食者的困擾(訪問素食者蒐集)

有甚麼政策可以幫助素食者的困擾(訪問素食者蒐集)

所面臨的困擾

學校如果沒有供應素食，素食者就 必須自備午餐

政策(解決方式) 來源

學校供應素食的營養午 餐

與素食者的簡短訪 談

所面臨的困擾

表七:(自行蒐集)

現在有甚麼政策可以幫助素食者的困擾(自行蒐集)

政策和自行解決方式 來源 學校、餐廳或便當店如果

沒有供應素食，素食者就 必須自備午餐

菜價的起伏，可能會讓人 不想吃素。

學校供應素食的營養午餐 日常生活中

許多便當店推出素食餐點 日常生活中

菜價長期並穩定的便宜 日常生活中

營養午餐和便當的素食調整 價格變得比較便宜

日常生活中

有些食物含有葷食成分

某些國家或地區的素食選 擇少，尤其是以肉類為主 的飲食文化（如蒙古、阿 根廷）

店家確保沒有葷食在食物中 日常生活中

在機場販賣堅果、能量棒、

燕麥餅乾等，素素食者找不 到素食時填飽肚子

在不同國家的機場貼上當地 素食的名稱

日常生活中

日常生活中

餐廳的菜單可能沒有標明 素食選項，容易誤點

有些語言可能沒有「素 食」這個明確的詞彙，或 是當地對素食的定義與自 己不同（例如，有些地方 認為雞湯是「不含肉」 的）。

事先查詢當地素食餐點有哪 些 日常生活中

明確標示是否是素食 日常生活中

搜尋當地類似素食的詞語 日常生活中

第三章 研究方法

第一節 研究架構

第二節 研究方式

本研究的研究和簡短訪問同學的方式，來預先瞭解素食者在生活上有哪些困擾。

我會由上述的內容來整理成要訪問素食者的問題，並進行訪問。

方法，和成為素食者的轉化過程以環保處使者為例的方式差不多，會使用訪談的方 法，來瞭解受訪者吃素的原因與因吃素而帶來的生活上的困擾。我的計畫會利用表 一：素食的種類和表二：吃素的原因來瞭解素食者吃素的原因。並以查文獻

我的計畫會用查文獻的方式，來預先瞭解素食者在生活上有哪些困擾。

1.瞭解素食者對於素食價格的看法

2.瞭解素食者吃素的原因以及飲食偏好

3.瞭解素食者因為吃素而帶來的困擾

4.素食者的飲食內容

第四章 研究結果與解釋

第一節 瞭解素食者對於素食價格的看法

1你會覺得現在的素食食物價格便宜嗎？

2你會因為素食價格過高而不想吃素嗎？

系列問題一：訪問受訪者對於素食價格的看法

1摘要回答：

第一類：買便當和自己做的價格差

1便當的花費比較高

2如果把價格納入考量自己煮會比買便當便宜

第二類：以價格來說買什麼比較實惠？

1自己煮會比較實惠

1你覺得現在的素食食物價格便宜嗎？

2你會因為素食價格過高而不想吃素嗎？

系列問題二：訪問受訪者的飲食選擇

摘要回答二：

第一類：選擇自己準備素食還是買便當

1基本上是自己準備，但是也會去外面吃

第二節 瞭解素食者吃素的原因以及飲食偏好

1了解受訪者的素食種類

2了解受訪者的飲食偏好

3了解是否對於素食的飲食內容感到單調

系列問題一：訪問受訪者吃素的原因及素食的種類

摘要回答一：

第一類：什麼受訪者吃素的種類

1蛋奶素

第二類：訪問受訪者吃素的原因

1受訪者是因為小時候家人都吃素，長大之後就習慣吃素了

1了解受訪者的素食種類

2了解受訪者的飲食偏好

3了解是否對於素食的飲食內容感到單調

系列問題二：訪問受訪者在吃素當中的飲食偏好（飲食內容）

摘要回答一：

第一類：黃昏受訪者日常如素的飲食內容有哪些？

1素食者的飲食內容有青菜和豆製品，然後一些加工製品的素食產品受訪者本身不太 喜歡加工食品，所以他比較常吃菇類青菜和豆製品

第三節 瞭解素食者因為吃素而帶來的困擾

素食者在吃素的過程中會遇到哪些困擾？

系列問題：訪問受訪者遇到的困擾？

摘要回答一：

1親戚或朋友不知道你吃素就不會刻意點素食，一開始會有一些挫折感，但是大家了 解之後就不會是一個很大的問題

2有些食物上沒有告知或標示不清楚裡面還有葷食身分導致素食者吃到含有葷食成分 的食物

3每間餐廳對於素食的定義不同

4素食只在一開始吃素食認為吃素會影響社交，但是實際開始吃素食，卻發現其他朋 友也會跟著一起吃素

5每個國家對素食的定義不同

第四節 素食者的飲食內容

1有些食物裡含有葷食成分

2餐廳的菜單可能沒有標示素食的選項容易誤點

系列問題一：了解受訪者是否有買到過含有葷食成份的食物 摘要回答一：

1受訪者一開始吃素食有買到還有葷食成分的食物

2比較嚴重的是，在吃完某樣食物之後才發現裡面還有不能吃的成分

1有些食物裡含有葷食成分

2餐廳的菜單可能沒有標示清楚，素食選項容易誤點

系列問題二：素食者是如何解決的？

摘要回答二：

1看包裝上面的成分

2詢問店家餐點是屬於哪種素食

3依靠經驗來判斷

第一節 結論

研究目的一：瞭解素食者對於素食價格的看法

1.素食者會認為買便當的價格較高而且買便當口味較為單調

2.相較於買便當而言自己買食材價格比較低而且只要用不同的食材或調味料就能有不 同的料理，口味也會更多元

研究目的二：瞭解素食者吃素的原因以及飲食偏好

大部分的素食者茹素的原因都是因為小時候家裡吃素者大後就習慣吃素，受訪者喜歡 吃青菜以及豆製品，但是因為加工食品的口味太重而比較少選擇這項食品

研究目的三：瞭解素食者因為吃素而帶來的困擾

常常因爲食品包裝上或店員沒有告知清楚而吃到葷食 研究目的四：素食者的飲食內容

因為食品包裝上或店員沒有告知清楚而吃到葷食

大部分的素食者都是因為小時候家裡吃素，所以長大後就習慣吃素，素食長在吃素的 過程中大部分會遇到餐點裡面還有葷食成分，或者是不同店家對於素食的定義不同的 問題。如果把價格納入考量，自己烹飪素食會比買外面的食物還要划算。素食者希望 大家可以排除對素食的刻板印象，也希望店家可以明確標示食物裡的成分。

延伸實驗的建議

如果之後還有機會做這個研究，我希望我能訪問到更多素食者，取得多一點的資訊， 讓實驗結果變得客觀，增加問題數量了解更多關於素食者的資訊，吃一段時間的素食 了解素食者內心真實的感受也能藉此對素食者有更多的認識，查詢多一點的文獻，而 不是一直用同一個論文，在訪談的過程中把筆記做得更明確提升正確性。

製作類似實驗的建議

我不建議做類似這樣的研究，因為大部分的資訊幾乎都能從網站上面查到，如果真的

要做類似這樣的研究，我建議要把研究的時間拉長或多一點研究課，查更多文獻讓訪 談的題目變得更豐富，也能嘗試先請一群素食者到特定場地在講解題目和做這個研究 的原因再以類似考試的方式讓他們填寫問卷。

參考資料

溫永利(2011)。《成為素食者的轉化過程 以環保素食者為例》

羽球上手技術和最後一拍的技術分析 -以研究者本身為例

研究者：黃彥清

指導老師：鄭皓宇老師

第一章 緒論

第一節 研究動機

因為前陣子我發現自己羽球的實力開始落後我的隊友們了，又剛好有機會做羽球 相關的研究，藉此來提升羽球的實力，所以我開始計畫這個研究。我的目標是要增強 我羽球各方面的技術，因此我閱讀了有關腳步、上手技術及最後一拍等方面的相關文 獻，這些文獻分別研究職業選手的殺球上網、防守回中與被動回位的腳步、左右後半 場個上手技術的使用、以及最後一拍技術的分析等。讀完這幾篇文獻後，我決定將左 右後半場的上手技術的使用和最後一拍技術的分析，列為我的研究目標，因為如果學 習戴資穎的研究方法研究腳步的話，需要測量精準的秒數，這個部分對我來說難度比 較高，相對而言，研究打點和最後一拍對我來說只需要統計不同球路的使用次數以及

其成功率，比較可執行，而且如果知道了打哪些球路容易得分的話，在比賽時運用出 來，能夠讓我更高效且更快的得分。

第二節 研究目的

一、探討自身比賽上手技術之應用

二、探討本研究擊球最後一拍技術之分析(包含擊球得分、主動失誤、拖累球)

第三節 名詞解釋

一、長球：使用上手擊球方法，讓球用拋物線的軌跡往對方後場區底線附近落下的球 路。

二、切球：指從後場高處朝對方前場區域擊出所出現的球路。

三、殺球：一種從我方後場高處迅速往對方中後半場區域下壓擊出的進攻技術。

四、挑球：一種防守性技術，來球貼網落下以低手擊球的方法將球擊高在底線附近落 下。

五、小球：使球由網前以貼網路徑回擊到對方網前。

六、撲球：當球剛過網時用手腕撲擊，球速度快，通常能對對手造成壓力。

七、平球：指一種在中場快速直線擊球法，擊出的球平，且貼網飛過。

八、得分最後一拍：指在球賽進行中，造成對手失誤(如擊球出界、未擊過網或未擊到 球)的那一拍擊球。

九、失分最後一拍(主動失誤)：又稱非受迫性失誤，指在面對機會球，對方擊球壓迫 性不強時，主動出現失誤下出現的失誤球。

十、失分最後一拍(被動失誤)：又稱受迫性失誤，指受到對方壓迫或強攻時，無法把 球回過網的失誤球。

十一、拖累球：因前一顆球的回擊質量太差，而導致下一球被動失誤。

第二章 文獻探討

第一節 上手技術

上手技術通常用於中、後場，在進攻方面擁有擊球點更高的優勢，因此通常在上 手打出的攻擊球路，能有更強大的攻擊威力與壓迫對手的效果。在「國際羽球優秀男 單後場下壓球慣性技術之分析-以安賽龍為例」這篇研究文獻中，研究者透過東京奧運 的比賽影片，研究丹麥羽球男子單打選手 安賽龍(Viktor Axelson)，在準決賽對上瓜

地馬拉的凱文扣丁(Kevin Cordon)，和決賽對到的中國選手諶龍(Chen Long)，這兩場 比賽中，統計安賽龍在右後場與左後場的各種技術使用次數與其占比。

在本篇文獻中，研究者統計安賽龍在各場比賽中左右後場的技術，統計出安賽龍 各種球路應用的次數，球路分為：直線切球、對角切球、直線殺球以及對角殺球。

在各種比賽中，上手技術絕對是一種不可或缺的技術，它能夠擁有成千上萬種變 化的可能性，可以是高攻擊力的殺球等，也可以是為了過渡而打出又高又遠的長球。

如果能靈活運用上手技術來攻擊和調動對手，還有在被壓迫後場時使用的長球，就能 理所當然地比原本沒頭沒腦的打法更加穩定，或者能夠更有效率的得分。

第二節 最後一拍

最後一拍顧名思義就是造成對手失誤的那最後一拍，依情況判斷，在比賽中有可 能是我方或對方所擊出的。以下有一個最後一拍的說明舉例：假設我方打出了一顆殺 球，對手試著打回來時，回球出界了，那麼我方的殺球，在那種情況下就是最後一 拍。

在「男子羽球雙打擊球動作技術分析-以 2005 年台北羽球公開賽前八強為例」

中，研究者透過觀看2005年台北羽球公開賽男子雙打前八強選手的比賽的影片，統整 哪一些球路最容易讓我方失誤，哪一些球路則會最容易讓對方失誤。

在比賽中，如果可以知道有關最後一拍的相關知識，能夠更確保自己得分的能 力，也能使自己避免打出一些容易讓自己失誤的球路，這樣在比賽時，就能夠大大提 高自己在各場比賽中的獲勝機率。

第三章 研究方法

第一節 研究架構

第二節 研究方式

我打算透過我之前所有的雙打比賽影片，分析我在左後及右後半場的上手技術使 用，並統計我的各種上手球路，以及其回球的路徑的數量，和其占該邊後場的所有上 手球路中的百分比，例如：直線殺球、對角殺球、直線切球、對角切球、直線長球、

對角長球等。以上幾個舉例球路中，直線和對角為回球的路徑，殺球、切球和長球則 是球路的名稱。

表一 探討自身比賽上手技術應用分析(事前模擬數據，非實際記錄)

接下來是有關最後一拍的研究，我打算先統計完我和對手的得分球路有哪一些， 例如：長球、切球、擋網前球、挑球、平球等，不侷限於前一部分的後場上手球，接 著統計出各種最後一拍球路占所有球路中的百分比，以及其的數量，最後統計出最容 易讓我方得分，和最容易讓對手得分的主要球路。

表二 探討本研究擊球得分球路之分析(事前模擬數據，非實際記錄) 得分

表三 探討本研究擊球被動失分(拖累球)球路之分析(事前模擬)

被動失誤

顆數 百分比

長球 10 10%

切球 2

3

平球 10 10%

小球 12 12% 挑球 10 10%

撲球 3 3%

表四 探討本研究擊球主動失分球路之分析(事前模擬數據，非實際記錄)

3

2 2% 平球 10 10% 小球 13 13%

挑球 10 10%

撲球 2 2%

第三節 試探性研究

本處進行試探性研究，以「2024/10/13 生麗羽你同行球評轉播場（24）- 小高母 子雙打冠、亞軍決賽 黃靜瑀/陳意昇 vs 黃慧婷/黃彥清」影片為例，進行兩個研究目 的的數據統計分析。

表五 探討自身比賽上手技術應用分析(試探性研究)

球路 直線 對角

數量 百分比 數量 百分比

表六 探討本研究擊球得分球路之分析(試探性研究)

得分

顆數 百分比

長球 8:07

切球 3:11

6:43

我方發前場球，對方挑球，我方回擊對角長球， 對方切球失誤 10%

對方發後場球，我方切球，對方勾對角失誤 20%

我方挑球，對方反拍抽後場平高球，我方切球， 對方失誤

殺球

平球 1:57

7:12

我方挑球，對方抽平球，我方回平球，對方失誤 20%

我方前場平球，對方回平球，我方回平球，對方

小球 2:34

6:16

挑球 3:53

5:11

7:57

撲球

發球

前場平球失誤

我方長球，對方殺球，我方平球擋前場，對方撲 球失誤 20%

對方發前場球，我方推後場球，對方擋前場，我 方上手小球得分

我方挑球，對方殺球，我方網前平球，對方撲 球，我方挑球，對方殺球失誤

對方上手擋網前球，我方挑球，對方切球失誤

對方發網前球，我方挑對角球，對方切對角球失 誤

小記：經過試探性研究後，我發現...

1.新增了每一球失誤和得分的影片時間點，如果之後還需要修改，能夠快速找到該回 合的球。

2.新增了每顆球的情境概述，讓沒有看過影片的人可以快速了解該回合的情況。

表七 探討本研究擊球被動失分(拖累球)球路之分析(試探性研究)

長球 6:56

切球

殺球

平球 0:12

被動失誤

顆數 百分比

我方發前場球，對方挑對角平高球，我方被動狀 態回長球，對方切球失誤 4%

我方前後站位，對方抽平快球，我方站在前場中 20%

0:32

1:23

2:51

3:21

小球 0:53

4:22

8:17

挑球 6:33

撲球

發球 4:02

5:20

央，受壓迫來不及回球失誤

我方抽對角平球，對手擋對角前場，我方沒人去 接

我方挑球，對方殺球，我方抽平球失誤

我方殺球，對方抽平球，我方平球失誤

我方發前場，對方撲直線球，我方平求掛網失誤

對方殺球，我方擋前場，對方延遲挑球，我方失 誤 12%

我方殺球，對方網前平球，我方前面的球員小球 被動失誤

我方發後場球，對方切貼網球，我方放高的小 球，對方撲球，我方接不到

對方切球，我方挑球，對方殺球，我方來不及防 守失誤 4%

我方發後場球，對方快切前場，我方沒接到失誤 8%

我方發前場球，對方延遲小球，我方失誤

小記：經過試探性研究後，我發現：

1.新增了每一球失誤和得分的影片時間點，如果之後還需要修改，能夠快速找到該回 合的球。

2.新增了每顆球的情境概述，讓沒有看過該影片的人可以快速了解那一球的情況。

3.於本此表格名稱為「失分」，和老師討論後，決定要分成被動和主種失誤。

4.被動和主動的最大差異是該球失誤的情況，主動失誤是自己不小心失誤，被動失誤 則是受對手壓迫而失誤的球。

長球

切球 5:55

7:27

殺球 2:09

平球

小球 1:06

7:39

7:48

8:33

8:45

挑球 1:37

3:34

表八 探討本研究擊球主動失分球路之分析(試探性研究)

主動失誤

顆數

我方切球，對方回中場平球，我方失誤 8%

我方挑球，對方對角長球，我方切對角球失誤

我方發前場球，對方挑球，我方殺球失誤 4%

我方殺球，對方擋前場，我方搓球失誤 20%

我方打直線長球，對方回直線長球，我方小球 失誤

我方殺球，對方擋網前高球，我方失誤

對方後場擋前場，我方勾對角，對方擋遠網， 我方失誤

對方發球，我方擋前場高球，對方擋中場，我 方擋前場高球，對方擋輕壓前場，我方失誤

我方切球，對方擋遠網，我方挑球底線出界 16%

我方挑球，對方殺中線，我方沒人接

5:30 對方發前場球，我方挑球，對方切對角球

8:56

撲球 3:01

發球

對方發前場，我方挑直線，對方切中間，我方 失誤

我方直線殺球，對方擋前場，我方撲球主動失 誤 4%

小記：經過試探性研究後，我發現：

1.新增了每一球失誤和得分的影片時間點，如果之後還需要修改，能夠快速找到該回 合的球。

2.新增了每顆球的情境概述，讓沒有看過該影片的人可以快速了解那一球的情況。

3.於本此表格名稱為「失分」，和老師討論後，決定要分成被動和主種失誤。

4.被動和主動的最大差異是該球失誤的情況，主動失誤是自己不小心失誤，被動失誤 則是受對手壓迫而失誤的球。

第四章 研究結果與解釋

第一節 探討自身比賽上手技術之應用

表九 探討自身比賽上手技術應用分析-會長盃

球路

球種 直線 對角 顆數 百分比 顆數 百分比

(直接得分2/總18)

一、上手技術使用的比例及排序分析(會長盃)

根據上表的直線球路發現，殺球數量最多，為30%；切球次高，為26%；長球數量 則是最少，為24%。根據上表的對角球路發現，切球最多，為10%；殺球次多，為6%； 長球則是最少出現的球路，占全部上手球路的4%。在比賽中，直線和對角長球是全部 後場上手球路中最少出現的球路，總占比為28%，我比較少打長球的原因可能是長球不 容易對對方造成壓迫或攻擊性，而且有可能被對方奪取主動攻擊的機會，這將使得我 方陷入被動防守的困境。

表十 探討自身比賽上手技術應用分析-青年盃

二、上手技術使用的比例及排序分析(青年盃)

使用比例高的切球和殺球，通常都可以直接或間接對對方造成一定的壓迫，因此 可以推測我的打法可能是偏向於使用攻擊球快速解決對手，有著急想得分的習慣。統 計表格可以看出，直線球的數量明顯多於對角球，造成此現象可能的原因是擊出直線 球路到達對方場地的速度會更快，相較對角球在雙打中更有效果，雖然對手反擊可能 會更容易，可是我方可以連續下壓，攻擊到對方堅持不住失誤；而對角球比較少出現

的原因應該是對手起高球的機會本來就不多，而我因為比較著急想得分，所以多是打 直線的下壓球路，對角球自然數量就會少得多了。

三、兩場賽事的綜合比較分析

從上表的統計中，我認為我的切球數量應該要和殺球達到平均，過多的切球使用 會讓對手掌握我方的回球節奏，如果預判對了的話，將會對我方大大不利，就算殺球 效果不夠顯著，有時還是要透過殺球來取得下一拍的主動機會，這樣可以繼續調動或 持續攻擊，得分的效率也會提高。

統整兩場比賽的技術使用數量排序並不同，會長盃比賽出現最多的技術是殺球， 最少的是長球；而青年盃比賽中切球的應用次數才是最多的，殺球數量次多，長球一 樣沒有變，都是最少的。造成兩場比賽使用比例不同的可能原因是對到的對手打法不 一樣，或是我的打法在另一場比賽後有經過調整。

我在比賽中的習慣

從上表可以發現，我在比賽中使用比例高的球種或球路，如切球及殺球，通常都可以 直接或間接對對方造成一定的壓迫，因此可以推測我的打法可能是偏向於使用攻擊球 路快速解決對手，有著急想得分的習慣。在第二場比賽中，使用率最低的球種是長 球，只占所有球路中的22.22%，可能這場的對手回球球路偏向平球及下壓球，導致我 在後場上手擊球的機會，而因為分數的落差，我方一拿到後場可以在上手即回的機會 球時，就會選擇下壓球路(如：切球、殺球等)，而使用下壓球路不但不易造成我方陷

入被動狀態，還有機會壓迫到對手，以致於對手的被動或主動失誤。從上表的統計 中，我認為我的切球數量應該要增加，不能一昧的殺球，應該要適時變化一下切球， 可以達到調動對手的目的。

兩場比賽中技術使用比例排序的改變以及其原因

造成兩場比賽使用比例不同的可能原因是對到的對手打法不一樣，或是我的打法 在另一場比賽後有經過調整。比對會長盃和另一場比賽的影片後發現，上手球路的使 用多寡排序是不一樣的，在另一場比賽中，最高的是切球，占所有上手球種中的40.74 %；次高的才是殺球，占比為37.04%；使用比例最低的依然是長球，占比為22.22%。

對角球路少用的原因及使用的合適時機

統計直線和對角球路的數量可以發現，我打直線球路的數量明顯多於對角球路數 量，可能的原因是對角球路的路徑較長，球飛行的時間較多，或是打出對角的貼網球 需要比較好的控制，因此我選擇打直線球路較多。我認為我在雙打比賽中可以多加入 一些對角球路，例如對方其中一邊的球員才剛回位或還未回位，我就可以在這種較為 主動和有利的情況下打對角球。

第二節 探討本研究擊球最後一拍技術之分析(擊球得分)

表十一 探討本研究擊球得分球路之分析-會長盃

得分

顆數 百分比

長球

切球 (1)4:08

比分第一局6:10

(2)4:49

比分第一局12:16

(3)0:54

比分第一局14:18

(3)2:01

比分第一局17:19

(4)3:26

比分第二局3:7

對方發後場，我方切球，對方挑球，我方切球， 對方推球掛網 33.3%

對方發後場，我方切直線，對方小球失誤

我方發前場，對方挑直線，我方切直線，對方挑 直線出界

對方發後場，我方切直線，對方放球失誤

我方殺直線，對方抽中線後場高球，我方切對 角，對方撥對角前場失誤

(4)4:07

比分第二局4:8

殺球 (6)1:58

比分第二局9:14

(6)4:23

比分第二局12:17

平球 (3)1:17

比分第一局15:18

(3)1:34

比分第一局16:18

(5)1:37

比分第二局6:9

小球 (4)4:23

比分第二局5:8

挑球 (1)1:09

比分第一局2:2

撲球 (1)0:19

比分第一局1:0

發球 (2)2:43

比分第一局9:14

(3)0:41

比分第一局13:18

(6)0:28

比分第二局7:12

(7)1:43

比分第二局14:20

對方挑對角，我方切對角，對方勾對角側邊出界

我方推對角後場，對方抽中線後場高球，我方殺 球，對方失誤

對方發後場，我方殺對角，對方接殺球失誤

我方挑對角，對方殺對角，我方中前場平球，對 方推球出界

我方直線長球，對方殺直線，我方中前場平球， 對方推平高出界

對方殺直線，我方抽對角平球，對方擋前場中線 掛網

我方殺直線，對方擋對角前場，我方勾對角，對 方推對角後場側邊出界

我方挑直線，對方切對角，我方直線平挑球滑 拍，對方反手抽對角失誤

我方撲球，對方擋前場，我方上手擋前場，對方 勾對角，我方撲球得分

我方發前場，對方推球底線出界

對方發後場出界

對方發後場中線出界

我方發前場，對方推後場出界

表十二 探討本研究擊球得分球路之分析-青年盃

得分

顆數

長球 (1)0:31

比分第一局2:0

(5)0:37

比分第二局18:19

切球 (1)0:08

比分第一局1:0

(2)0:07

比分第一局5:11

殺球 (3)0:52

比分第二局1:3

平球

小球 (3)1:46

比分第二局3:6

(5)0:14

比分第二局17:18

挑球 (2)0:33

比分第一局6:11

(3)2:43

比分第二局5:7

(4)2:29

比分第二局13:17

(5)3:48

比分第二局23:22

撲球 (2)2:30

比分第一局9:17

(3)2:24

比分第二局4:7

對方殺對角，我方抽對角中後場平球，對方抽後 場平高球，我方回長球，對方判斷錯誤

我方切直線，對方推挑對角，我方抽對角長球， 對方殺球掛網失分

我方發前場，對方推對角後場平高球，我方切直 線，對方挑對角出界

對方發後場，我方切對角，對方推挑直線，我方 過渡直線前場，對方推對角後場出界

對方發後場，我方切直線，對方挑直線，我方切 直線，對方挑直線，我方殺直線得分

對方發前場，我方推對角，對方抽後場，我方殺 直線，對方過渡前場，我方上手擋前場得分

我方發前場，對方推直線，我方殺直線，對方抽 對角，我方前場球員上手擋前場得分

我方發前場，對方回直線小球，我方挑對角，對 方反手過渡對角，我方推對角得分

對方推對角，我方抽直線，對方殺直線，我方挑 直線，對方切直線掛網

我方打直線長球，對方切直線，我方推挑對角得 分

我方反手過渡直線後場，對方殺對角，我方抽直 線中場高球，對方撲球掛網失分

對方發前場，我方(撲球)得分

對方發前場，我方推對角，對方過度前場，我方 撲球得分

(4)0:21

比分第二局8:12

(4)3:19

比分第二局15:18

(4)3:37

比分第二局16:18

(5)1:07

比分第二局19:19

(5)2:40

比分第二局21:21

發球 (1)1:45

比分第一局3:3

(4)1:32

比分第二局10:16

(4)1:46

比分第二局11:16

對方發後場，我方切直線，對方推對角，我方前 場球員攔截撲球得分

對方殺對角，我方挑對角，對方殺直線，我方挑 後場中線，對方反手過渡前場，我方撲球得分

我方抽直線後場，對方殺對角，我方挑對角，對 方殺對角，我方挑對角，對方殺直線掛網

我方殺對角，對方抽球過短，我方撲球得分

對方發後場，我方殺直線，對方抽對角，我方上 手推對角後場得分

我方發後場，對方判斷錯誤失分

我方發前場，對方推對角失誤

第三節 探討本研究擊球最後一拍技術之分析(拖累球)

表十三 探討本研究擊球被動失分(拖累球)球路之分析-會長盃

長球 (1)0:32

比分第一局1:1

切球 (4)1:23

比分第二局0:5

(5)2:17

比分第二局6:11

被動失誤

顆數 百分比

我方發前場，對方推後場平高，我方長球過 渡，對方殺中線得分

我方放球，對方推直線後場，我方過渡對角前 場，對方撲球得分

對方發後場，我方切直線，對方推對角後場， 我方擋對角前場掛網 (6)3:52

比分第二局11:17

對方殺直線，我方抽平球，對方推後場平高 球，我方反拍切對角，對方擋對角，我方撲倒 救球失誤

(6)4:54 (7)0:47

比分第二局12:19

殺球

平球 (1)3:13

比分第一局4:8

(1)4:40 (2)0:21

比分第一局6:11

(2)2:10

比分第一局7:14

(3)2:38

比分第一局17:21

(4)0:46

比分第二局0:3

小球

挑球 (6)1:04

比分第二局8:13

我方放球，對方挑直線，我方切對角，對方推 直線，我方擋前場直線失誤

對方直線長球，我方對角長球，對方殺對角， 我方擋前場失誤

我方推對方後場，對方殺球，我方失誤

我方發後場，對方殺直線，我方擋前場高球， 對方撲球，我方失誤

我方挑球，對方殺球，我方推後場直線平高 球，對方殺直線，我方平球失誤

對方殺球，我方挑球，對方撲球，我方挑球， 對方切直線，我方接不到失誤

我方直線長球，對方殺對角，我方挑對角，對 方殺對角，我方失誤

一、被動失分(拖累球)的情況分析(會長盃)

觀察上表，可以推斷在這場比賽中，我最常出現被動失誤的球種是平球，占該場 比賽所有失誤球中的20.8%。我最常在打平球後導致我方被攻擊或陷入被動而失誤的原 因可能是因為比賽中有分數壓力，而我又希望能打出盡量越平越好的平球，但卻因為 過於緊張而打出質量不好的平球而被對手攻擊以至於失分。

觀察上表，可以判斷出造成下一拍我方被動失誤的球路多是在中後場，這可能代 表我在中後場需要打到位的球路不夠完美，應該下壓或是打平的球就盡量壓到貼網， 才不會讓對手有機會攻擊。

表十四 探討本研究擊球被動失分(拖累球)球路之分析-青年盃

長球 (4)0:40

比分第二局8:13

切球 (2)2:53

比分第一局9:18

殺球

平球 (1)1:34

比分第一局2:3

(3)4:05

比分第二局6:10

(5)1:25

比分第二局19:2

0

小球 (1)2:27

比分第一局3:6

挑球 (1)2:49

比分第一局4:7

(2)1:13

比分第一局7:14

(2)2:03

比分第一局8:16

(3)4:37

比分第二局7:11

被動失誤

顆數

我方發前場，對方推挑直線，我方反手抽後場， 對方殺直線，我方失誤

我方殺直線，對方擋前場，我方推直線，對方抽 直線後場平球，我方切直線前場過渡，對方撲球 失誤

對方切直線，我方挑對角，對方殺直線，我方抽 中後場平高球，對方殺中線，我方失誤

我方上手擋前場，對方挑對角，我方殺對角，對 方擋直線前場，我方上手擋前場，對方推直線， 我方反手過渡對角前場掛網失誤

我方發後場，對方殺直線，我方抽球，對方撲球 得分

我方殺對角，對方抽直線，我方抽中後場平高 球，對方輕壓直線，我方擋前場太高，對方撲 球，我方失誤

我方發後場，對方殺直線，我方抽中前場高球， 對方殺直線得分

對方發前場，我方推挑後場中線，對方殺直線， 我方抽直線平高球，對方殺對角得分

對方殺直線，我方擋前場，對方推後場平球，我 方抽對角後場高球，對方殺直線得分

我方發前場，對方推直線，我方抽直線後場高 球，對方抽直線中後場，我方殺對角，對方擋前 場，我方推後場，對方殺直線，我方失誤 (4)0:10

比分第二局7:12

我方打直線長球，對方殺直線，我方挑對角，對 方殺直線得分

(4)0:51

比分第二局8:14

對方發前場，我方推直線，對方擋直線，我方推 對角出界

撲球 0%

發球 (1)1:55

比分第一局3:4

我方發前場太高，對方撲對角，我方失誤 4.55%

二、被動失分(拖累球)的情況分析(青年盃)

觀察上表，可以推斷在這場比賽中，我最常出現被動失誤的球種是挑球，占該場 比賽所有失誤球中的27.3%。我最常在打挑球後導致我方被攻擊或陷入被動而失誤的原 因可能是我的挑球不夠遠也不夠高，如果對手要準備攻擊，那麼我方可以退後防守或

是搶高點反攻的機會就變少，因為挑不夠長、不夠遠的球，對手的擊球時間點就會變 得比原先更快。

觀察上表，可以判斷出造成下一拍我方被動失誤的球路多是在中前場，這可能代 表我在中前場需要打到位的球路不夠到位，應該打高遠的球就應該把球打到該到的位

置，才可以讓我方在相對被動的時候可以有更充裕的時間回中場防守，這樣可以提高 防守的成功率。

三、兩場賽事的綜合比較分析

從影片中的分析可以發現，對手的殺球和調動球是主要能讓我陷入被動的技術。

從影片中可以發現，多數的被動失誤是因為我有時沒把球拍舉起來準備，有些則是移

動還沒有到位就已經出拍了，這樣有可能出球的角度、力量等方面的質量都會降低， 這樣對手就可以更輕鬆的得分。從影片中可以發現，我最常發生被動失誤的時候，通 常是對手連續進攻、使用主動球路調動我方和站位與持拍，我發現在這種時候，我的 被動失誤數量最多。

我認為如果我想要防守住更多更快、更重的攻擊的話，我認為我必須要提前舉起 球拍，這樣在對手攻擊時，就可以直接出拍，不必再多花擊球時間舉起球拍才能擊 球。在表格中可以發現，我在兩場比賽中出現被動失誤次數最多的球種是平球與挑

球，而我認為平球被動失誤是最嚴重的弱點之一，我認為我要優先解決平球失誤率過 高的問題。在雙打比賽中，選手擊球的頻率很快，且多是下壓球或平球，在這種高壓 的環境下，我很容易會打出一點都不貼往的平球，這樣對手的得分就會變得又快又輕 鬆。

表十五 探討本研究擊球主動失分球路之分析-會長盃

主動失誤

顆數

百分比

長球 0%

切球 (1)3:55

比分第一局5:10

殺球 (4)1:00

比分第二局0:4

(7)1:02

比分第二局12:20

平球 (1)0:53

比分第一局1:2

(1)2:06

比分第一局3:5

(2)1:43

比分第一局6:13

(4)0:13

比分第二局0:1

(4)2:19

比分第二局1:7

小球

撲球 (1)1:22

比分第一局2:3

(6)3:23

比分第二局11:16

發球 (1)2:26

比分第一局4:6

我方發前場，對方推中後場平高，我方切球失誤 4.16%

對方發前場，我方擋直線外角，對方挑球，我方 殺直線側邊失誤

我方打對角長球，對方中線長球，我方切直線， 對方挑中線，我方殺直線掛網

對方擋前場，我方挑中線，對方殺球，我方擋球 失誤

對方發前場，我方推後場出界

對方發前場，我方推直線後場，對方過渡對角前 場平球，我方平球失誤

對方發前場，我方推後場平快球，對方擋對角前 場，我方失誤

對方發前場，我方推球掛網失誤

對方擋前場，我方推平高球，對方過渡網前，我 方撲球失誤

我方殺球，對方抽球，我方撲球掛網失誤

我方發前場掛網

(4)1:54

比分第二局1:6

(4)4:37

比分第二局5:9

我方發前場，對方挑直線，我方判斷錯誤失誤

我方發前場，對方推對角邊線，我方判斷錯誤

一、主動失分的情況分析(會長盃)

在這場比賽中，我最常出現主動失分的球種是平球，占所有失誤球裡的20.8%。由

主動失誤及被動失誤的表格中可以推測出我在這場比賽中，所有球種中失誤最多的是 平球，這可能代表我打平球時的高度控制不好，打太平沒過網導致主動失誤，打太高 被對手攻擊導致被動失誤，這表示我的平球是一個非常嚴重的缺陷。觀察所有主動失 誤的球種可以發現，我的主動失誤球路多出現在攻擊球路，這表示我的攻擊球路失誤 率太高了，在攻擊時不可以只顧著發力而提高失誤率，在比賽短短的21分中，每失誤 一次，都會讓我方的分數壓力增加，因此我的攻擊球的失誤率必須降低。

表十六 探討本研究擊球主動失分球路之分析-青年盃

主動失誤

顆數

長球

切球

殺球 (2)1:02

比分第一局7:13

平球

小球 (1)1:21

比分第一局2:2

(1)2:18

比分第一局8:17

挑球 (1)1:12

比分第一局2:1

(1)3:30

比分第一局4:10

我方切直線，對方挑對角，我方殺直線掛網失誤

對方發前場，我方撥對角失誤

對方發後場，我方殺直線，對方擋前場，我方放 小球掛網

對方推對角，我方擋對角前場，對方放小球，我 方挑直線後場出界 9.10%

對方發前場，我方推挑後場出界

撲球 (1)3:07

比分第一局4:8

(1)3:18

比分第一局4:9

(5)4:23

比分第二局23:2 4

發球 (5)0:22

比分第二局17:1 9

對方發前場，我方撲球側邊出界

對方發前場，我方推直線後場平高球，對方回長 球，我方殺直線，對方抽中場，我方攔截揮空

對方發前場，我方撲對角後場出界

我方前場發球掛網失誤

二、主動失分的情況分析(青年盃)

從上表的統計中可以發現，撲球的主動失誤比例最高，占所有失分球中的13.65 %，我認為因為雙打比賽節奏快，而能讓對手無法把球抽到後場並不多，能在網前上手 撲球的機會更不多，所以在這種情況下，我可能會感到緊張，在網前撲球的失誤率就 會提高了。

三、兩場賽事的綜合比較分析

從影片和表格中可發現，平球、撲球和殺球是我使用次數較高，但再把這些球的 時候我也經常會發生主動失誤，這些讓我容易失分的球有一個共通性，那就是在打這 些球的時候，盡量每顆球都要貼網，這讓我在注重球的質量時容易失誤。

我認為我在這些球容易失誤的原因是我在擊球時比較想要打出刁鑽又質量高的 球，還有我在擊球時因為拍面角度、擊球力道、擊球點高度等原因，導致我的擊球球 速比較難控制，這些原因造成我主動失誤增加。

我發現我在比賽中有些球路出現的時間點有點奇怪，像是已經可以開始連續攻 擊，卻在攻擊到一半時突然打一顆長球，讓對手不用多花心思做球讓自己處於主動狀 態；當球在左後半場，且為平球時，我可能會堅持使用正拍繞頭來回擊這顆球，導致 這顆球被回擊的質量很可能降低或根本沒過網。我認為我在遇到某些位置比較難處理 的球時，應該要隨著球的距離、高低、速度等因素而改變我出拍的時間、力量、正手 或反手等，例如上述舉例的左後場平球，就應該使用反拍在中手位置回擊，這樣我在 擊完球後，可以馬上回位準備。

我認為殺球和切球是我最需要再精進的球種，這兩種球在比賽中都是我非常常用 的球種，但失誤率卻高得驚人，甚至連我方已經掌握了主動的絕對優勢時，我都有可 能會發生主動失誤，這對我不管在單打還是雙打來說都是一個致命的缺點。我認為在

攻不死對手時，在已經不再處於那麼主動的情況下，就不要一直堅持打殺球，可以變 化一下切球或長球，增加自己的穩定性。

第一節 結論

研究目的一：探討自身比賽上手技術之應用

我在比賽中的常用球，例如：切球、殺球等球種都可以對對方造成直接或間接壓 迫，因此我推測我在比賽中習慣用攻擊球快速得分。從表格中可以觀察出我擊回直線 球明顯多於對角球，我推測可能的原因是因為在比賽中擊出對角球會被對手反制的機

會高於直線球，這會導致我方下一球的失誤率提高，一球球累積下來還有可能因為這 樣輸掉整場比賽，導致我在比賽中非常少使用各種對角球。

研究目的二：探討本研究擊球最後一拍技術之分析(含擊球得分、主動失誤、拖累球)

我從比賽影片中發現，我在擊球前並沒有舉拍準備，導致很多球會出現拖累球和 主動失誤，並失掉分數。

平球是拖累球中出現次數最多的球種，這可能代表我的平球質量不夠好，容易被 對手反攻，要優先解決平球會被反攻的問題。我認為平球要打平必須要做到抓好擊球 點，在中上手的地方以手指、手腕發力擊球，另外也要控制擊球力道，以避免球飛太 遠、太近、太高或太低，才能擊出質量高的平球。

在主動失誤的影片和表格中，平球、撲球、殺球以及切球的主動失誤次數，且四 種球最好的狀況下都是需要貼網的球種，代表我在打這些球的時候沒辦法把球的飛行 角度控制的很好，因此我認為想要降低失誤率必須要控制擊球點、拍面角度、擊球力 道等，才能把球的質量提升。

第二節 建議

延伸研究建議

1.如果我之後還想要繼續深入探究我的這個題目，我認為我在上手技術統計的部分 時，也可以同時計算不同對手的得分、拖累球及主動失誤。

2.我認為我可以在計算自己的拖累球和主動失誤的同時，一併計算對手的主動失誤與 拖累球。

3.我在計算得分球時，可以計算前一拍擊出的球種導致得分的數量等，觀察回擊哪一 些球能夠間接獲造成下一拍得分。(輕鬆拿捏)

類似研究建議

1.在統計各種項目前，項目要定義好，避免到後期才修改。一開始我把拖累球和被動 失誤搞混了，後來經和老師討論後認為這兩個名詞的意思不一樣，因此把被動失誤改 成拖累球。

2.在進行數據統計前，先選定一到兩場比賽進行試探性研究，以提早發現分類項目的 模糊處或影片中難以判斷的情境，讓正式研究時的分類標準更清楚，研究效率更高。

參考資料

1.張課琦(2022/6)。《國際羽球優秀男單後場下壓球慣性技術之分析-以安賽龍為 例》。

2.黃世忠(2006/6)。《男子羽球雙打擊球動作技術分析-以2005年台北羽球公開賽前八 強為例》。

紙飛機改良探討不同變因對紙飛機飛行速度的影響

研究者：黃胤維 指導老師：羅婉心 老師

壹、研究動機

第壹章 緒論

我平常很喜歡玩紙飛機，但不太懂飛行原理，所以想利用這次的獨立研究來了 解怎麼讓紙飛機飛得更快。我查了很多資料，發現大家大多是在比哪架紙飛機飛 得遠，比較少人在研究速度，於是我決定專心研究飛行速度，並試著設計一架飛 得更快的紙飛機。資料蒐集的過程中，我找到一篇把蘇珊娜紙飛機改良，讓它飛 得更遠的研究，我也想試著改造飛得最快的紙飛機，讓它飛得更快。

貳、研究目的

1.探討紙飛機發射器橡皮筋位置對紙飛機飛行速度的影響

2.探討不同材質的紙飛機對紙飛機速度的影響

3.探討不同機翼形狀和機頭形狀的紙飛機對紙飛機速度的影響

4.改造速度最快的紙飛機

參、研究問題

1.紙飛機的飛行原理是甚麼？

2.有哪些因素會影響紙飛機的速度？

3.速度最快的紙飛機是哪一種類型？

4.如何測量紙飛機飛行速度？

5.紙飛機的發射器對紙飛機有甚麼影響？

（一）重力

根據牛頓萬有引力定律，每個物體都會受到重力影響，重力越大，下降速度越 快。

減少重力來增加飛行距離：紙張面積愈大，重量也愈大，但若紙張太細，則摺 紙難度大增。一般以B5 至 A4尺寸的紙張最為適合。

（二）空氣阻力

紙飛機飛行時會受到空氣的阻力和摩擦力，摩擦力越大，飛行速度會越慢。為 了減少阻力、增加速度，可將機頭摺尖、摺痕壓平，減少與空氣的接觸與亂 流。同時使用較光滑的紙張，如蠟光紙或手工紙，也能降低空氣阻力。

（三）推力

用手擲紙飛機時，施加的推力越大，飛行速度越快。若用兩指夾住紙飛機重心 （機身偏前的位置），以約 45 度角擲出，理論上能飛得最遠、最穩定。

（四）升力（白努力定律）

當飛機飛行時，機翼上凸下凹的設計，使得上方氣流速度較快、壓力較低，下 方氣流速度較慢、壓力較高，因而產生升力。根據白努力定律，氣流越快壓力 越低；當機翼面積變大，能加速更多氣流，增強上下壓力差，進而提升升力， 使飛機更容易起飛、飛得更遠。需要升力大於重力，飛機才能真正升空。

（五）滑翔

紙飛機在空中飛時，機翼提供了空氣阻力，而減緩下降速度。因此只要保持平

就可以一邊前進，一邊緩緩下降，還可以增加速度。

（六）康達效應

是指流體遇到障礙物，流體會沿著障礙物曲面流動的現象，產生推往流體方向 的作用力。康達效應可以讓紙飛機在飛行時飛得更穩定。

小結

為了讓紙飛機飛得更快，我們需要調整機翼面積、發射角度、施力等因素。根據白努 力定律，機翼面積越大，能推動更多空氣，產生更大的流速差和升力，使飛機飛得更 高、更穩。但機翼面積增加，也會帶來更大的重力，因此面積過大並不一定是最佳選 擇。另外，發射時的仰角和力道也會影響飛行，適當的角度能幫助飛機先爬升再滑 翔，進一步增加飛行距離。減少飛機與空氣的接觸面，使用光滑的紙張，能有效減少 摩擦力並提高速度。這些調整有助於提高飛行速度和穩定性，並增加飛行時的平均速 率。

第二節 紙飛機構造

壹、飛機的構造與用途

部位 用途

機頭 主要影響重心部位。

❖ 重心太前面會導致俯衝進而墜機 ❖ 重心太後面會讓紙飛機在爬升時墜機

機身 是實際飛機的簡化形狀，不完全立體，擲射時手握的地方。

機翼 飛行時產生升力。

升降舵 調整飛機升降、方向。

方向舵 可以提高升力，減少阻力，以穩定飛行。

垂直尾翼

穩定直線方向的功能

貳、紙飛機的構造與用途

部位 用途

機頭 主要影響重心部位。

❖ 重心太前面會導致俯衝進而墜機 ❖ 重心太後面會讓紙飛機在爬升時墜機

機身 擲射時手握的地方，

機翼 飛行時產生升力的地方

小結

本研究參考飛機與紙飛機的構造，整理出以下重點：

1. 飛機和紙飛機都有機身和機翼，外型相似。

2. 飛機有升降舵、方向舵和垂直尾翼，可以控制飛行方向與高度。

3. 紙飛機雖可摺出類似構造，但無法在飛行中調整方向，屬於固定結構。

4. 理解飛機的構造有助於改良紙飛機設計。

5. 在實驗四中，可模仿飛機的結構，調整摺法，讓紙飛機飛得更穩或更遠。

參、紙飛機的種類

從超能力紙飛機這本書的資料，依據紙飛機機翼分成：機翼較長（平衡型）、有前翼 （前翼型）、機翼較大（寬體型）、機翼不平整（特殊型）；不過卓志賢將紙飛機分 成肩翼型、三角形、四角形，他是用紙飛機的折法分類。

一、機翼形狀

機翼形狀 圖片 機翼形狀 圖片

前掠翼 矩形翼

後掠翼 正梯翼

前緣後退翼 逆梯翼

後緣前進翼

紙飛機機頭

平頭

尖頭

機頭形狀 圖片

根據以上，我採用超能力紙飛機這本書的分類方式，因為我的實驗有要比較機翼形 狀，而特殊型只是外觀特殊而已，並沒有速度快或距離遠，所以我不會用特殊型，前

翼型是有前翼，而我的實驗是要比較機翼而不是前翼，所以我也不會用前翼型，以下 是我要用的紙飛機：

❖ 後掠翼 尖頭

蘇珊娜紙飛機

❖ 後掠翼 平頭

標槍式

❖ 矩形翼 平頭

閃電型浮空機

❖ 正梯翼 平頭

漂浮者號

❖ 前緣後退翼 尖頭

滑翔高手2.0

❖ 前緣後退翼 平頭

蘇西鎖式

❖ 前緣後退翼 尖頭

大鑽石式

肆、紙飛機材質

紙飛機材質比較：

紙張種類 紙張大小 機頭

速度快 影印紙 A4 平頭

距離遠 粉彩紙 B4 尖頭

滯空時間 久 報紙 A4 尖頭

小結

從上方的資料，我們會發現如果要讓紙飛機的速度更快，紙張種類可以用影印紙，紙 張大小用A4紙，機頭使用平頭。

伍、紙飛機的機翼類型與機頭形狀

以蘇珊娜紙飛機、滑翔高手 2.0 紙飛機、鎖身負重式紙飛機、標槍式紙飛機為紙飛機

代表，會選擇這幾個紙飛機的依據是：

類型 名稱

寬體 型

特色 構造 選擇原因

蘇珊娜紙飛機 ❖ 飛的遠

滑翔高手 2.0 紙飛機

❖ 飛行穩定

❖ 摺法簡單

❖ 阻力很小

❖ 適合無風飛行

❖ 滯空能力佳

❖ 飛得很遠

❖ 尖頭飛機

❖ 後掠翼

以前是世界紀錄， 飛了69.14公尺

❖ 尖頭飛機

❖ 後掠翼

它可以飛得很遠。

鎖身負重式紙 飛機

平衡 型

小結

❖ 速度快

❖

平頭飛機

❖ 機翼形狀奇特

❖ 前緣後退翼

標槍式紙飛機 ❖ 阻力很小

❖ 有滑翔能力

❖ 平頭飛機

❖ 機翼細長

大部分飛得快或 遠，都沒有翼尖 帆，而翼尖帆是他 有穩定的飛行，也 許變快也要有翼尖 帆。

阻力小，所以速度 不容易很快就變 慢，我的實驗是要 比較快，也許他能 給我靈感。

從上方的資料，我們會發現寬體型的飛的較遠、快，平衡型的是可以滑翔。

陸、紙飛機發射器

紙飛機發射器材質比較：

材質 材料 製作方法 優點 缺點 成品設計圖/照 片

厚紙

板 厚紙板、橡皮 筋、透明膠片、 長尾夾

西卡 紙

西卡紙、橡皮 筋、定書針

一、相關文獻整理

製作方法

確認每次發射 的高度、方 向，以及紙飛 機彈射出去時 的力度

射出去的力道 夠大，製作簡 單

體積大

橡皮筋可能 會把西卡紙 用爛

第三節 紙飛機相關文獻

一、研究名稱 第二名-永福國小-突「飛」猛「機」－蘇珊娜紙飛機的改造研究.pdf

摘要與自己研究有關，值得參考的內容 我的發現(說明)

世界冠軍紙飛機『蘇珊娜紙飛機』，我 們覺得，如果能夠再改良蘇珊娜紙飛 機，那是不是可以飛得更遠呢？

透過改良世界上非最遠的紙飛機，讓他 飛機的比飛最遠的還遠

蘇珊娜紙飛機之所以在手擲的情況飛行 距離表現較好，是因為手擲的力道較 大，因此在一開始的爬升可以爬升到比 較高的高度，所以後續的滑翔距離才會 更遠。

當初我們在參考「世界冠軍紙飛機」這 本書時，發現世界冠軍使用的材質就是 條紋剛古紙， 所以我們在構想這個實驗 時，第一時間想到的就是比較少人做過 的條紋剛古紙與超滑剛古紙。

改良方法（重量）

●用 120P 的條紋剛古紙和 100P 的條

紋剛古紙分別各摺一架蘇珊娜紙飛 機。

●使用機器發射方式分別測試 120P 與 100P 的紙飛機 12 次，並將飛行數

據紀錄在表格上，去頭去尾取其平均 值。

●使用手擲方式測試 120P 的紙飛機 12 次，並將最大和最小的數值去頭 去尾 後取其平均值。

手擲飛機可以飛的遠，但是發射時每次 都不一樣，不適合拿來實驗

紙飛機可以先爬升，以增加滑翔的距 離，滑翔會增加速度，所以紙飛機先爬 升，再滑翔，可能會增加飛行時的平均 速率。

超滑剛古紙會減少紙飛機與空氣產生的 摩擦力，有助於增加速度。

材質的改良方法是先摺出兩下不同的紙 飛機，在測試，最後用結果比較兩架紙 飛機哪一架飛得比較遠。

小結

實驗結果算法是：

先去掉最近和最遠的結果，再取平均值

從上方的資料，我們會發現如果要讓紙飛機的速度更快，首先是發射方式，可以先用發射器測 試結果，再利用手執來得到實驗結果，應因為手執飛行不穩定，不適合實驗，但飛行速度可以 更快。接者，可以利用紙飛機滑翔來增加速度。另外紙飛機的材質可以使用超滑鋼古紙，來減 少紙飛機飛行時摩擦力來減少紙飛機的速度。還有實驗結果算法可以使用這種方法：先去掉最 近和最遠的結果，再取平均值。還有，材質的改良方法是先摺出兩下不同的紙飛機，在測試， 最後用結果比較兩架紙飛機哪一架飛得比較遠。

二、研究名稱 『紙』『享』飛上天

摘要與自己研究有關，值得參考的內容 我的發現(說明)

飛得最遠/最久/最快型態討論：飛得最 遠的 粉彩紙、A4、無翼尖帆、左 上右下升降翼、尖頭；飛得最久的 報 紙、B4、左無右下翼尖帆、兩側往上升 降翼、尖頭；飛得最快的 影印紙、A 4、左下右上翼尖帆、兩側沒有升降翼、 平頭。

飛行速度最快的紙飛機特徵： 紙張大小： A4 紙 材質：影印紙 機頭：平頭 特徵：左下右上翼尖帆、兩側沒有升降 翼

要改變重心可以從機頭改，重心放太後 面可以增加墜機速度

小結

影印紙飛得快、距離也遠，但時間不 久，我希望可以飛的久，我可能可以用 粉彩紙，

飛最快的是A4紙，但是飛行時間短，可 是沒有可以比它更好的

飛最快的是翼尖帆左邊往下，右邊往 上，但是同樣的，飛行時間很短，我覺 得用兩側沒有可能會更好。

從上方的資料，我們會發現如果要讓紙飛機的速度更快，首先是材質，影印紙飛得快、距離也 遠，但時間不久，我希望可以飛的久，我可能可以用粉彩紙，另外，飛最快的是A4紙，但是飛 行時間短，可是沒有可以比它更好的，還有機頭，平頭飛的速度比尖頭飛的還快，最後是特 徵，飛最快的是翼尖帆左邊往下，右邊往上，但是同樣的，飛行時間很短，我覺得用兩側沒有 可能會更好。

第三章 研究方法

第一節 研究架構圖

第二節 研究材料、工具

物品 用途

紙張 摺紙飛機

要有：

大小：A4、A5、B4、B5 材質：影印紙、超滑剛古紙、粉彩紙

捲尺 測量紙飛機飛的距離

電腦/平板 拍攝實驗時的照片、影片 計算紙飛機飛行時間 紀錄實驗結果

腳架 放平板的東西

發射器 發射紙飛機

說明

1. 冰棒棍的材質，如果用橡皮筋比較不會斷掉。

2. 紙飛機發射的前端，利用斜面讓紙飛機能順利發射出去。

3. 紙飛機機翼貼者發射器的平面，讓發射器每次發射的越精準。

第三節 研究設計

壹、實驗一：紙飛機發射器

一、研究目的

製作一個能讓紙飛機飛得更快且更穩定的發射器，找出橡皮筋的最佳位置。

二、變因設定

控制變因：紙飛機型號、實驗場地

操作變因：橡皮筋在發射器上的發射位置：發射器尾端、發射器尾端往後延伸 5 公分 三、速度的定義 速率：總距離 ÷ 時間，數值越大表示越快。

距離：從發射點到掉落地點的直線距離（至少 2 公尺，避免剛發射就墜落）。

時間：從發射到落地的時間，使用平板錄影後計算秒數。

四、最佳橡皮筋位置的定義 穩定：每次發射後紙飛機落點接近。

耐用：多次發射後速度與距離表現穩定。

實用：飛得遠、飛得久。

五、實驗地點：活動中心

六、實驗步驟

1. 使用原始橡皮筋位置發射紙飛機 1 架。

2. 發射共 12 次。

3. 去除最快與最慢各 1 次的數據。

4. 計算其餘 10 次的平均速率。

5. 更換橡皮筋位置，重複步驟 2～4。

6. 測試所有位置後，比較數據，找出最佳位置。

貳、實驗二：紙飛機材質 壹、研究目的

探討不同材質的紙飛機對紙飛機速度的影響 貳、變因設定

控制變因：紙張大小、紙飛機種類、發射器、實驗場地 操作變因：紙飛機的材質：影印紙、粉彩紙 參、速度的定義

速率：總距離 ÷ 時間，數值越大表示越快。

距離：從發射點到掉落地點的直線距離（至少 2 公尺，避免剛發射就墜落）。

時間：從發射到落地的時間，使用平板錄影後計算秒數。

肆、實驗地點 活動中心

伍、實驗步驟

1. 使用影印紙紙飛機發射。

2. 發射共 12 次。

3. 去除最快與最慢各 1 次的數據。

4. 計算其餘 10 次的平均速率。

5. 更換紙飛機材質，重複步驟 2～4。

6. 測試所有材質後，比較數據，找出最佳位置。

參、實驗三：紙飛機種類

壹、研究目的

探討不同機翼形狀配上不同機頭形狀的紙飛機對紙飛機速度的影響

貳、變因設定

控制變因：紙張大小、紙張材質、紙飛機種類、發射器、實驗場地 操作變因：紙飛機的機頭形狀和機翼形狀

參、速度的定義

速率：總距離 ÷ 時間，數值越大表示越快。

距離：從發射點到掉落地點的直線距離（至少 2 公尺，避免剛發射就墜落）。

時間：從發射到落地的時間，使用平板錄影後計算秒數。 肆、實驗用的紙飛機

尖頭 平頭

前掠翼 無 無

後掠翼 蘇珊娜紙飛機 標槍式

矩形翼 無

閃電型浮空機

正梯翼 無 無

逆梯翼 無 無

前緣後 滑翔高手2.0

蘇西鎖式

退翼

大鑽石式

後緣前 進翼 無 無

「矩形翼」機頭的設計為平頭，若要摺成尖頭，需額外設計一段機頭結構，將使整體 摺紙方式變得複雜，因此本研究不納入此部分的設計。「後緣前掠翼、逆梯翼、正梯 翼」在網路上幾乎找不到實際應用的案例，可能是因其阻力較大，不利於飛行穩定 性，因此本研究不採用此類翼型。雖然「前掠翼」是一種已知的機翼形狀，但實際使 用者極少，應用也不普遍，因此本研究亦不採用前掠翼設計。

陸、實驗地點：活動中心

柒、實驗步驟

1. 使用其中一種紙飛機飛機發射。

2. 發射共 12 次。

3. 去除最快與最慢各 1 次的數據。

4. 計算其餘 10 次的平均速率。

5. 更換紙飛機種類，重複步驟 2～4。

6. 測試所有材質後，比較數據，找出最佳位置。

肆、實驗四：改良紙飛機

壹、研究目的 改良速度最快的紙飛機 貳、變因設定

控制變因：紙張大小、紙飛機種類、發射器、實驗場地 操作變因：紙飛機的種類：

1. 蘇西瑣式+粉彩紙

2. 蘇珊娜+粉彩紙

3. 蘇珊娜+粉彩紙+翼尖帆(左下右上) 參、速度的定義 速率：總距離 ÷ 時間，數值越大表示越快。

距離：從發射點到掉落地點的直線距離（至少 2 公尺，避免剛發射就墜落）。

時間：從發射到落地的時間，使用平板錄影後計算秒數。 肆、實驗地點：活動中心 伍、實驗步驟

1. 使用時界上最快的紙飛機發射。

2. 發射共 12 次。

3. 去除最快與最慢各 1 次的數據。

4. 計算其餘 10 次的平均速率。

5. 更換成改良版，重複步驟 2～4。

6. 測試所有材質後，比較數據，找出最佳位置。

第四章 研究結果

第一節 實驗一紙飛機發射器

壹、紙飛機型號：蘇珊娜

貳、發射角度：30度，因為其他實驗結果大多在15-45度為最佳發射角度，取中間值是 30度

參、實驗場地：活動中心 肆、測量方式：

飛行距離測量：錄影確認落地點避免誤差，並計算地板的格子算出飛行距離 滯空時間測量：錄影確認飛行時間

距離計算的起始點：以機頭為基準點測量

伍、實驗結果(平均)

橡皮筋發射器尾端 橡皮筋發射器尾端延伸5公分

距離(CM) 約273.5 約265.3

時間(S) 約1.9 約1.6

速度(CM/S) 約166.2 約167

陸、實驗結果與討論

1.實驗結果

橡皮筋在發射器最尾端發射的紙飛機，距離比橡皮筋在發射器最尾端加長5公分 遠，滯空時間比橡皮筋在發射器最尾端加長5公分久，速度也比橡皮筋在發射器最 尾端加長5公分快，整體來說，橡皮筋在發射器最尾端比橡皮筋在發射器最尾端加 長5公分還好，而發射器穩定性是橡皮筋在發射器最尾端加長5公分穩定，因為它

都飛得很近，而橡皮筋在發射器最尾端飛行距離較不穩定，但是它可以飛的較 遠。因此實驗2-4都會以橡皮筋在發射器最尾端發射紙飛機。

2.文獻與推測

實驗發現：根據文獻，蘇珊娜紙飛機大約可以飛6公尺，而我的只能飛2-3公尺， 可能的原因是發射角度。蘇珊娜紙飛機使用我的發射器飛不遠，後來發現標槍式 可以飛得更遠，所以實驗二以標槍式實驗。

第二節 實驗二紙飛機材質

壹、紙飛機型號：標槍式 貳、發射角度：30度，因為其他實驗結果大多在15-45度為最佳發射角度，取中間值是 30度

參、實驗場地：活動中心 肆、測量方式：

飛行距離測量：錄影確認落地點避免誤差，並計算地板的格子算出飛行距離 滯空時間測量：錄影確認飛行時間

距離計算的起始點：以機頭為基準點測量 伍、實驗結果(平均)

影印紙 粉彩紙

距離(CM) 約576 約611

時間(S) 約1.75 約1.8

速度(CM/S) 約328 約350

陸、實驗結果與討論：

飛行速度：粉彩紙比影印紙快

滯空時間：粉彩紙比影印紙久

飛行距離：粉彩紙比影印紙遠

摺紙飛機：影印紙比粉彩紙好摺

根據文獻資料顯示，在飛行速度方面，影印紙比粉彩紙快；在滯空時間方面，粉

彩紙比影印紙久；在飛行距離方面，影印紙比粉彩紙遠。然而，飛行速度與距離的結 果與本實驗觀察到的情況相反。推測可能原因為粉彩紙較厚且重，在飛行時較不易受 干擾，經由發射器發射後機身較不易變形，進而減少阻力。此外，粉彩紙的紙飛機因 質量較大，飛行時較不易受到風的影響，飛行軌跡也因此較穩定。

本研究實驗結果顯示，粉彩紙的飛行表現較佳，但由於影印紙較容易摺疊，後續實驗 將以影印紙為主。

第三節 實驗三紙飛機種類

壹、紙飛機型號：蘇珊娜、標槍式、蘇西鎖式、滑翔高手2.0 貳、發射角度：30度，因為其他實驗結果大多在15-45度為最佳發射角度，取中間值是 30度

參、實驗場地：活動中心 肆、測量方式：

飛行距離測量：錄影確認落地點避免誤差，並計算地板的格子算出飛行距離 滯空時間測量：錄影確認飛行時間

距離計算的起始點：以機頭為基準點測量 伍、實驗結果(平均)

蘇珊娜 標槍式 蘇西鎖式 滑翔高手2.0

距離(CM) 約273.5 約576 約1121 約232.2 時間(S) 約1.9 約1.75 約2.25 約1.58

速度(CM/S) 約166.2 約328 約539 約159

陸、實驗結果與討論

1.時間(久到近)：蘇西瑣式>蘇珊娜>標槍式>滑翔高手2.0

2.距離(遠到近)：蘇西瑣式>標槍式>蘇珊娜>滑翔高手2.0

3.速度(快到慢)：蘇西瑣式>標槍式>蘇珊娜>滑翔高手2.0

在時間、距離與速度三項表現中，蘇西瑣式的紙飛機為表現最佳。

根據文獻資料，在不同機翼設計中，飛行速度最快的是採用前緣後退翼的機型。

蘇西瑣式紙飛機即是採用前緣後退翼搭配平頭機頭的設計。在機頭方面飛得較快的通 常是平頭機型，而蘇西瑣式與標槍式皆屬於平頭設計。推測（機翼方面）：空氣阻力 較小的機翼形狀為後掠翼與前緣後退翼，這類機翼因為呈現類似三角形，當空氣從前

方迎來時，可迅速分流至兩側，減少正面阻力。推測（機頭方面）：在重心分佈方 面，平頭紙飛機的重心通常位於機身前方，原因是平頭設計較為複雜、紙張重疊較 多，使得機頭較重，進而使整體重心前移。雖然平頭紙飛機看似會產生較大的空氣阻 力，但實際上能更有效地穩定氣流。相較於尖頭機型容易偏離正向飛行軌跡，平頭機 型左右兩側氣流較為對稱，有助於提升飛行穩定性。

壹、紙飛機型號：

第四節 實驗四改良紙飛機

1. 蘇西瑣式+粉彩紙

2. 蘇珊娜+粉彩紙

3. 蘇珊娜+粉彩紙+翼尖帆(左下右上)

貳、發射角度：30度

參、測量方式：

飛行距離測量：錄影確認落地點避免誤差，並計算地板的格子算出飛行距離

滯空時間測量：錄影確認飛行時間

距離計算的起始點：以機頭為基準點測量

肆、實驗結果(平均)

蘇西瑣式+ 粉彩紙

蘇珊娜+ 粉彩紙

蘇珊娜+粉彩紙+翼 尖帆(左下右上)

距離(CM) 約273.5 約579 約518.7

時間(S) 約1.9 約1.75 約1.9

速度(CM/S) 約166.2 約330 約273

伍、實驗結果

1. 蘇西瑣式改用粉彩紙後，飛行距離、時間和速度下降，可能因紙張較重、阻力較 大，滑翔能力也受影響。

2. 蘇珊娜紙飛機的特點是飛得快又遠，由影印紙改用粉彩紙後，因粉彩紙較堅固， 飛行距離、速度及時間皆有所增加。

3. 粉彩紙的蘇珊娜增加翼間帆設計(左下右上)，飛行距離和速度減少，滯空時間也 縮短

總結：紙張材質與設計影響紙飛機表現。蘇西瑣式因粉彩紙較重，飛行距離、速度和 滑翔能力下降；蘇珊娜式改用粉彩紙飛行表現提升，但加裝翼間帆後，飛行距離、速 度和滯空時間皆減少。

第一節 研究結論

1. 紙飛機發射器橡皮筋位置在最尾端發射紙飛機可以飛的更快

2. 粉彩紙摺的紙飛機比影印紙飛得更快、遠

3. 紙飛機採用前緣後退翼配上平頭可以飛的更快、遠、久，例如：蘇西鎖式

4. 改良後發現蘇西鎖式較適合原本的影印紙，蘇珊娜則較適合改良後的粉彩紙， 而加裝翼間帆再蘇珊娜紙飛機則會進一步減少飛行距離、速度及滯空時間。

第二節 研究建議

1. 發射器可以買現成的，可以讓紙飛機飛得更穩定

2. 每個紙飛機發射的最佳角度都不同，可以把每個發射角度飛上不同紙飛機都測

3. 實驗場地，本實驗是在活動中心實驗，每次實驗都要搬桌子和實驗器材，建議 選不用爬樓梯就可以到的地方，不然每次都要搬，很累

參考文獻

❖ 高雄正興國中學生自製紙飛機 獨立研究競賽奪冠 https://udn.com/news/story/6898/8355081

❖ 第二名-永福國小-突「飛」猛「機」－蘇珊娜紙飛機的改造研究.pdf

https://serc.tn.edu.tw/wp-content/uploads/2022/12/%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E5%90%8D-%E 6%B0%B8%E7%A6%8F%E5%9C%8B%E5%B0%8F-%E7%AA%81%E3%80%8C%E9%A3%9B%E3%80%8D%E7%8C%9B %E3%80%8C%E6%A9%9F%E3%80%8D%EF%BC%8D%E8%98%87%E7%8F%8A%E5%A8%9C%E7%B4%99%E9%A3%9 B%E6%A9%9F%E7%9A%84%E6%94%B9%E9%80%A0%E7%A0%94%E7%A9%B6.pdf

❖ 『紙』『享』飛上天

https://serc.tn.edu.tw/wp-content/uploads/2020/07/%E7%AC%AC%E4%B8%80%E5%90%8D%E6 %96%B0%E5%8C%96%E5%9C%8B%E5%B0%8F-%E3%80%8E%E7%B4%99%E3%80%8F%E3%80%8E%E4%BA%AB% E3%80%8F%E9%A3%9B%E4%B8%8A%E5%A4%A9.pdf

❖ 如何讓紙飛機飛的更好

https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/47/high/031616.pdf

❖ 天空之翼關鍵詞：紙飛機、飛行技巧（這個是檔案）

❖ 翼的平面幾何對飛行軌跡

https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/32/pdf/32h/181.pdf

❖ 酷炫紙飛機 - NTCU-科學遊戲實驗室

https://scigame.ntcu.edu.tw/paper/paper-008.html

❖ 氣球的舞動

https://scigame.ntcu.edu.tw/balloon/balloon-004.html

❖ 為什麼你的紙飛機飛得比較遠 ? 5種超厲害的紙飛機摺法【2025年版】 https://tw.toybrains.com/blog/5-funny-paper-airplane-instructions

❖ 【科學玩一下】自製發射器，紙飛機飛更遠！ https://www.youtube.com/watch?v=oIf7S4GEEnE ❖ 拆解紙飛機力學 | 明報

https://today.line.me/hk/v2/article/3mqX2B ❖ 天外奇「機」Part Ⅱ～再探紙飛機的秘 https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/57/pdf/080118.pdf

❖ 【Daoche】Origami - Paper Airplane | 世界上飛得最遠的蘇珊紙飛機折法大揭秘?

足足飛了69.14米!

https://www.youtube.com/watch?v=XYXy5K2iD1w

❖ 製造科技課程活動

製作紙飛機及發射器

http://api.lib.ntnu.edu.tw:8080/server/api/core/bitstreams/1d7dd427-e457-43f2-ad 20-634558dbfc36/content

❖五千種紙飛機傳奇 卓志賢

https://www.taiwan-panorama.com/Articles/Details?Guid=b8ab2366-5ac5-42fd-9429-bc 43f70174bf&CatId=11&postname=%E4%BA%94%E5%8D%83%E7%A8%AE%E7%B4%99%E9%A3%9B%E6%A9 %9F%E5%82%B3%E5%A5%87%E2%94%80%E2%94%80%E5%8D%93%E5%BF%97%E8%B3%A2

❖ 風起，再造飛機去追風

https://www.ntsec.edu.tw/science/detail.aspx?a=21&cat=12947&sid=13233

探討不同的添加物對於麻糬的口感影響

研究者：許翊辰

指導老師：羅婉心 老師

壹、 研究動機

平常在看影片時，常常會看到許多使用很奇怪的材料製作出的麻

糬，令我感到十分好奇，加上也有使用鮮奶取代水來製作的鮮奶麻糬， 於是我蒐集了資料，發現幾乎沒有人使用過鮮奶以外的飲料來製作麻 糬，所以我想要知道：有哪些液體可以拿來製作麻糬？到底好不好吃？

而且我本來就很喜歡吃麻糬，所以才選擇使用它來做實驗，想要製作出 口感和味道都很特別、使用新材料製作出的創新麻糬。

貳、 研究目的

1. 添加不同的澱粉對於麻糬口感的影響 (1)使用支鏈澱粉含量高和直鏈澱粉含量高的澱粉對於麻糬的影響 (2)添加額外的澱粉對於麻糬的影響

2. 使用不同的液體製作麻糬對於口感的影響

參、 研究問題

1. 如何製作麻糬？製作原理為何？

2. 使用直鏈澱粉和支鏈澱粉製作出的麻糬有什麼差異？

3. 支鏈澱粉和直鏈澱粉的比例對麻糬有什麼影響？

4. 有哪些液體適合製作麻糬？

壹、麻糬的成分

第貳章、文獻探討 第一節 麻糬的成分和製作步驟

一、糯米粉的麻糬

一、 糯米粉

二、 玉米粉

三、 水

四、 油

二、糯米麻糬（需要搗的麻糬）

一、 糯米

二、 水

三、 油 貳、麻糬的製作步驟 一、糯米粉的麻糬

1.將糯米粉、玉米粉、水全部放入鍋中，攪拌為均勻無顆粒的糯米 糊。

2.電鍋內放1-2杯量杯的水，放上蒸架後，放入拌勻的糯米糊盆，蓋 上鍋蓋按下開關，蒸到開關跳起。

3. 電鍋開關跳起後，趁熱將麻糬裝進加了一匙油的耐熱塑膠袋中， 錘打或搓揉至無沾黏感就完成。

二、糯米麻糬（需要搗的麻糬）

1.將糯米洗淘洗乾淨，瀝去水份後加水，放入電鍋中，以煮糯米飯的 條件進行蒸煮動作。

2.待完成蒸煮動作後，取一玻璃碗內部倒入食用油，讓玻璃碗內壁沾 附油脂，將熱騰騰的糯米飯倒入玻璃碗中。

3.使用保鮮膜將桿麵棍前端包覆，在製作好麻糬之後比較容易清理。

4.使用桿麵棍來充當搗麻糬的工具

5.搗麻糬最主要就是將糯米顆粒能夠完全的拌開，吃來無顆粒感才是 最完美的麻糬。搗得越勻稱，口感會越Q彈,就是做麻糬的主要重點。 參、麻糬的蒸煮時間

麻糬基本上要蒸煮15-25分鐘的時間，但大多都是為了口感，所以不

一定要蒸煮那麼久，可以根據需要的黏性來調整。

肆、小結

經由以上資料發現，透過搗的麻糬需要花費較多時間，因此本研究 使用糯米粉來製作麻糬。另外，由於時間因素，本研究的麻糬蒸煮時間為 15分鐘。

第二節 製作麻糬的原理

壹、麻糬的澱粉

一、

澱粉分為支鏈澱粉和直鏈澱粉，麻糬中的糯米也含有澱粉，其 中支鏈澱粉的比例幾乎高達100%。

二、

支鏈澱粉的結構會因為加熱而破壞，所以有高溫烹煮後會增加 黏度的特性，因此使用糯米製作成的麻糬吃起來普遍比較黏。

貳、澱粉的回凝作用

澱粉製品靜置冷卻一段時間後，會變硬且開始有水滲出，其中不溶 於冷水的直鏈澱粉分子，就會開始重新組成類似晶體的結構，這個現 象稱作回凝作用。

一、 支鏈澱粉

α-1,6-

糖苷鍵形成分支，這使得支鏈澱粉的分子結構呈現樹狀

狀態，支鏈澱粉的結構較短，但因為它的分支結構，支鏈澱粉在 水中的形成的凝膠較為彈性。

支鏈澱粉放入冷凍後，如果產生回凝，也可以使用加熱來回復。

例如糯米製成的麻糬因為支鏈澱粉含量比較高，所以加熱後可以 回復Q彈的口感。

二、 直鏈澱粉

直鏈澱粉的分子結構較簡單，沒有分支，且分子較長，所以在水 中可以形成較堅固的結構。

直鏈澱粉一旦產生回凝現象，即使加熱也沒辦法回復。例如直鏈 澱粉含量較高的麵包，如果放久硬掉了，就沒辦法加熱復原了。

支鏈澱粉

直鏈澱粉

結構

回凝作用

有分支，結構呈樹狀且較 短。

產生回凝作用後，加熱就 可以恢復。

特性 因結構關係，形成的凝膠 較為彈性。

結構圖片

參、澱粉的糊化作用

結構較簡單，沒有分支且分 子較長。

一旦產生回凝，即使加熱也 無法恢復。

分子較長，所以形成的結構 較堅硬。

生澱粉有一定的結晶構造，經過加水、加熱後澱粉結晶型態發生改 變，澱粉顆粒體積及黏度增加形成膨潤狀態，此過程即稱之為糊化，糊化 澱粉經由此過程產生，米食製品中之澱粉多為此種類型。

經由以上資料，本研究使用了直鏈澱粉含量較高和支鏈澱粉含量較高的澱 粉，測試直鏈澱粉適不適合製作麻糬。

第三節 麻糬的添加物以及它們的功用

壹、麻糬的添加物

一、 糯米粉

二、 水(本研究使用其他液體取代)

三、 玉米粉

貳、添加物的功用

一、主要添加物

名稱 糯米粉

功用 糯米粉中含有澱粉，它在水中 加熱後能產生黏性，所以麻糬 才會吃起來黏黏的。主要用來 製作麻糬的本體。

二、其他添加物

水(其他液體)

主要影響麻糬的軟硬度，水分 含量越高，麻糬則越軟。

名稱 功用 支鏈澱粉和直鏈澱粉的含量

玉米粉 加入玉米粉可以破壞糯米粉團的 結構，使麻糬不會太黏。

木薯粉

(樹薯 澱粉)

地瓜粉

木薯粉可以用來取代糯米粉，它 是由木薯提煉出的澱粉，相較於 糯米粉，比較不適合製作麻糬， 因為黏性沒有糯米粉那麼黏，但 還是可以用來製作麻糬。

地瓜粉可以增加食物的黏度和口 感，大多是在製作鮮奶麻糬時會 使用的粉，正常的麻糬比較少使 用，功能和其他的粉沒有太大的 差別，主要都是取代糯米粉的材 料。

支鏈澱粉的含量約70％

支鏈澱粉與直鏈澱粉的比率 為80:20，支鏈澱粉的含量 較高。

支鏈澱粉占85%，直鏈澱粉 占15%

馬鈴薯 粉

蓮藕粉

馬鈴薯粉即為太白粉，無麩質、 具增稠作用，比玉米澱粉更耐高 溫。 適合用於製作麻糬。

由蓮藕提煉而成，富含澱粉、

鈣、維他命B12、維他命Ｃ等，被 視其為極富價值的食品，具有特 殊風味，糊化後後凝結成凍，口 感Q韌滑潤。

支鏈澱粉約占80%，直鏈澱

粉約占20%

支鏈澱粉約占68%，直鏈澱 粉約占32%

綠豆澱 粉

在來米 粉

綠豆澱粉的營養價值非常高，用 途也非常廣。例如綠豆澱粉具有 抗菌抑菌作用、降血脂作用、抗 腫瘤作用、解毒作用，也可製作 粉粿、布丁、羊羹等。

在來米粉的做的產品吃起來較 軟，是製作許多中式小吃的主要 材料，和糯米粉比較不一樣的 是，在來米粉黏度較低，所以無 法有像糯米粉那種Q軟的口感

支鏈澱粉約占45%，直鏈澱 粉約占55%

支鏈澱粉約占75%，直鏈澱 粉約占25%

第四節、不同液體的特性

壹、水(液體)在製作麻糬上的用途

1. 控制麻糬的黏度

2. 澱粉在水中加熱會產生黏性，讓麻糬有黏黏的口感

貳、不同液體的酸鹼性與用途

一、液體的差異

在試探性研究時，我曾經嘗試使用雪碧(汽水)來製作麻糬，但

是發現製作出的麻糬和使用水製作的麻糬沒有什麼差別，只有味 道上多了雪碧的氣味。但是，使用鮮奶製作的麻糬卻可以讓麻糬 的口感變得水嫩，因此我推測是鮮奶的成分讓麻糬變得水嫩，所

以我認為液體也是影響麻糬口感的原因之一。

二、液體的酸鹼性

1.通常酸鹼性不同的液體，會有相反的性質，如：酸性可以和 鹼性液體中和，這兩種不同液體，大部分都有不同的用途，而在 麻糬的製作過程中，普遍都是使用中性的水，因此本研究嘗試使 用酸鹼性不同的液體來製作麻糬。

2.當液體的PH值約為10(鹼性)時，會促進澱粉的糊化，而PH值 約為2.5(酸性)時則會破壞糊化。

液體名稱 用途 酸鹼性 成分

鮮奶(牛奶) 直接喝、製作濃 湯等食物

豆漿(黃豆)

直接喝、製作高 湯或豆花等食物

中性(ph值略小於7) 大量水分、蛋白 質、脂肪、碳水 化合物、礦物質 (主要為鈣)以及 維生素

中性(ph值略小於7)

鹼性離子水 改善代謝特徵、 鹼性(ph值約9-10)

植物性蛋白、維 生素A、B群、大 豆異黃酮、皂 素、大豆卵磷 脂、膳食纖維、 磷、鐵、鋅等

水、海水濃縮礦

養樂多

酸鹼平衡和睡眠 時間等等 物質液

直接喝，能增加 腸內好菌、減少 壞菌，改善腸內 環境

酸性(ph值約3.7) 水、半乳寡糖、 脫脂乳粉、聚糊 精、果糖液糖、 香料、養樂多代 田菌、維生素 C、甜菊糖

第五節、麻糬口感的測量方式 壹、影響麻糬口感的特性

在麻糬口感的測量中，有幾種主要的特性會影響麻糬的口感：黏性、彈 性和延展性。黏度高的麻糬會比較黏牙，彈性則可以增加嚼勁，而延展性 會使麻糬可以拉長及展開。

1. 黏性

研究名稱

Q 彈黏牙的小米麻糬

黏黏有虞?-各品牌膠帶黏性 測試實驗

測量黏性的方式

使用繩子綁住釘子，將釘子 插入麻糬並使用馬達拉動繩 子，釘子被拔出的時間越 久，黏性越高。

將一顆金屬砝碼靜置在膠帶 上，一分鐘後，使用彈簧秤 垂直拉起砝碼(過程中使用相 機錄影)，最後觀察錄影中砝 碼和膠帶被分開的瞬間，將 彈簧秤的讀數紀錄下來。

黏黏有虞?-各品牌膠帶黏性 測試實驗

將膠帶的兩端黏上尺，並將 膠帶有黏性的面朝上，在其 中一端設置斜坡，讓彈珠滾 下，並測量彈珠滾的距離。

2. 彈性

研究名稱 測量彈性的方式

「異」想「添」開

~影響化學黏土及磁性黏土之 因素探究與應用

鼻涕蟲運動會

小粉圓大學問

「麵」目一新～探討「湯種 麵糰技術」應用在「傳 統饅頭」之品質研究

3. 延展性

將黏土於最上端掉落，並在 掉落過程中錄影，觀察黏土 彈跳的高度

將鼻涕蟲搓圓，放置於高度1 10cm、斜度60度的斜坡，鼻 涕蟲滾下後，會反彈至測量 板上，即可測量彈跳高度。

將粉圓放在板子上，並以另 一塊板子壓住，並在上方放 置砝碼，如果兩塊板子的距 離改變太少，表示粉圓較 硬，距離改變太多，則表示 粉圓過軟。

將出爐的湯種麵糰冷卻兩小 時，並以重物壓30秒，紀錄 下壓30秒的高度後，移除重 物，觀察1分鐘後回彈的高度

研究名稱 測量延展性的方式

Let’s Play Dough－自製無 毒黏土之研究

鼻涕蟲運動會

將黏土放置在壓克力板上， 並在上方壓重物，兩分鐘 後，將透明格子板放在黏土 上，觀察有幾個格子被覆蓋

將鼻涕蟲放在交疊的吸管 內，慢慢將吸管拉開，待鼻 涕蟲斷裂後，即可測量拉長 長度。

將鼻涕蟲搓圓，放在方格紙 上以100g的重量壓十分鐘，

並以油性筆描出鼻涕蟲的形 狀，並記錄面積 (此研究分為延性及展性)

貳、小結

經由以上的資料，本研究將測試麻糬的延展性、黏性以及彈性， 延展性採用重物壓置並測量面積的方法。黏性則會將麻糬黏於平整的表面

上(麻糬朝下)，紀錄麻糬掉落的時間。彈性則會參考「小粉圓大學問」的 檢測方法來檢測。

第二節 研究材料、工具

物品名稱 各類液體 各類澱粉 電鍋

用途 取代製作麻糬需 要的水

物品名稱 電子秤

用途 用來測量材料重 量

用來製作麻糬的 本體和當作添加 物

蒸煮麻糬

攪拌鍋*2 夾鏈袋

盛裝製作麻糬的 材料 讓麻糬冷卻、搓 揉麻糬。

物品名稱 膠帶 塑膠PP板 攪拌匙

用途 將保鮮膜黏貼在 實驗裝置上

將麻糬黏在上 面，測試黏性及

軟硬度工具

將材料攪拌、混 和。

物品名稱 計時器 量杯 保鮮膜

用途

紀錄麻糬蒸煮的 時間、當作麻糬 黏性檢測的時間 標準。

將麻糬的材料測 量好量，加入攪 拌鍋內。

物品名稱 字典 透明方格板

用途 當作重物，用來 壓麻糬。

測量麻糬的面積

將麻糬和其他物 品隔開。

第三節 研究設計

壹、麻糬的口感測試 一、黏性測試步驟(麻糬蒸好後，須冷卻10分鐘再開始測量)

1.使用保鮮膜將PP板包起來

2.取50g完成的麻糬放在PP板上

3.在麻糬上放置一層保鮮膜

4.使用字典壓15秒

5.將字典移除，並把保鮮膜放置在PP板的正下方

6.將PP板翻至反面

6.開始計時

7.麻糬完全離開PP板後，停止計時並記錄結果 二、軟硬度測試步驟

1.取50g完成的麻糬

2.將麻糬放置在一塊PP板上(盡量讓麻糬保持平整，且放至於PP板的 正中央)，再蓋上另一塊PP板(PP板需使用保鮮膜隔絕)

3.測量兩塊PP板之間的距離

4.將字典放在PP板上

5.紀錄PP板移動後的距離 三、延展性測試步驟

1.取50g完成的麻糬

2.將麻糬放置在透明方格板上(透明方格板需使用保鮮膜隔絕)

3.在麻糬上方放置保鮮膜

4.使用字典壓20秒

5.將字典、保鮮膜移除

6.紀錄麻糬最後占的面積

貳、實驗設計

實驗一、添加不同的澱粉對於麻糬口感的影響

操作變因

直鏈澱粉和支鏈澱粉的比例

澱粉：

糯米粉：支鏈澱粉約占100%

玉米粉：支鏈澱粉約占70％

綠豆澱粉：支鏈澱粉約占45%

地瓜粉：支鏈澱粉約占85%

控制變因

1.澱粉的重量:150g

2.添加的水量:150g

3.蒸煮麻糬的時間:15分鐘 (澱粉和水量會適量調整，但比例皆 為1:1)

實驗1-1、使用支鏈澱粉含量高和直鏈澱粉含量高的澱粉對於麻糬的影響 實驗步驟

1.準備製作麻糬的材料

2.將攪拌鍋1塗抹一層油，並包上保鮮膜

3.將澱粉和水放入攪拌鍋2混和

4.攪拌完成後，將攪拌鍋2的麻糬液體倒入攪拌鍋1

5.將麻糬放入電鍋蒸15分鐘

6.麻糬蒸好後，讓麻糬冷卻10分鐘

7.測試麻糬的延展性、黏性及彈性

實驗1-2、添加額外的澱粉對於麻糬的影響

操作變因

額外添加的澱粉種類

添加澱粉：玉米粉、綠豆澱粉、無 添加

實驗步驟

1.準備製作麻糬的材料

2.將攪拌鍋1塗抹一層油，並包上保鮮膜

3.將澱粉和水放入攪拌鍋2混和

4.加入額外添加的澱粉

控制變因

1.麻糬的本體澱粉：糯米粉

2.麻糬本體澱粉的重量:150g

3.額外添加澱粉的重量:15g

4.添加的水量:150g

5.蒸煮麻糬的時間:15分鐘 (澱粉、水量和添加的澱粉會適量 調整，但比例皆是固定的)

5.攪拌完成後，將攪拌鍋2的麻糬液體倒入攪拌鍋1

6.將麻糬放入電鍋蒸15分鐘

7.麻糬蒸好後，讓麻糬冷卻10分鐘

8.測試麻糬的延展性、黏性及彈性

實驗二、使用不同的液體製作麻糬對於口感的影響 操作變因 控制變因

添加的液體種類

液體：鮮奶、養樂多、鹼性離子水

實驗步驟

1.準備製作麻糬的材料

2.將攪拌鍋1塗抹一層油，並包上保鮮膜

3.將澱粉和液體放入攪拌鍋2混和

1.麻糬的本體澱粉：糯米粉

2.麻糬本體澱粉的重量:150g

3.添加的液體量:150g

4.蒸煮麻糬的時間:15分鐘 (澱粉和液體量會適量調整，但比 例皆為1:1)

4.攪拌完成後，將攪拌鍋2的麻糬液體倒入攪拌鍋1

5.將麻糬放入電鍋蒸15分鐘

6.麻糬蒸好後，讓麻糬冷卻10分鐘

7.測試麻糬的延展性、黏性及彈性

第肆章 研究結果

第一節 實驗1-1 研究記錄與結果分析

實驗1-1、使用支鏈澱粉含量高和直鏈澱粉含量高的澱粉對於麻糬的影響

操作變因：直鏈澱粉和支鏈澱粉的比例

控制變因

1.澱粉的重量:200g

2.添加的水量:200g

3.蒸煮麻糬的時間:15分鐘

(澱粉和水量會適量調整，但比例皆為1:1)

壹、實驗結果

一、延展性(單位：cm²)

次數 1 2 3 平均

糯米粉 約28.5cm²→42cm ²

增加13.5平方公 分

玉米粉 約36cm²→36.5cm ²

35.5cm²→52.5cm²

增加17平方公分

增加0.5平方公分 約

地瓜粉 約25cm²→28.5cm ²

增加3.5cm²

綠豆澱粉 約26.5cm²→27cm ²

增加0.5平方公分

41.75cm²→44.5cm²

增加2.75平方公分

約31.25cm²→32cm²

增加0.75平方公分

約24cm²→26cm²

增加2平方公分

約

28.5cm²→48cm²

增加19.5平方公分

約

42cm²→42.75cm²

增加0.75平方公分

約29cm²→29.5cm²

增加0.5平方公分

約28cm²→32cm²

增加4平方公分

增加16.67平方 公分

增加1.33平方公 分

增加1.58平方公 分

增加2.17平方公 分

1.從延展性實驗中可以發現，大部分組別的改變幅度都很小，從錄影中也看不出明顯 的面積改變，可見大部分的粉延展性都不是很好。

2.雖然大部分的粉延展性都不好，但糯米粉則完全不一樣，從數據中就可以發現，糯 米粉增加的面積都比其他組別還要多了至少10平方公分，是這個實驗中延展性最好的 組別。

二、黏性(單位：s)

次數

糯米粉 (測試工 具)

1.從實驗中可以發現，糯米粉的黏性最黏，其他的粉則是幾乎一開始計時，就馬上掉 下來了。

2.雖然除了糯米粉，所有的組別都很快就掉下來了，但可以發現，綠豆澱粉的麻糬比 較不黏，而地瓜粉則有一次黏的較久。

3.在所有的粉類中，綠豆澱粉內直鏈澱粉的比例為55%，支鏈澱粉則是45%，直鏈澱粉

的比例稍微多一點，因此在直鏈澱粉的比例偏高時，可能會讓麻糬的黏性減少。

三、軟硬度(單位：cm)

次數 1 2 3 平均

糯米粉 1.5→0.5

改變1公分 2→1

地瓜粉 1.5→0.5

改變1公分

玉米粉 2→1

改變1公分

綠豆澱粉 2→1.5

改變0.5公分

改變1公分 2→1

1.5→1

改變0.5公分

1.5→1

改變0.5公分

1.7→1.5

改變0.2公分

改變1公分

1.5→1

改變0.5公分

1.5→1

改變0.5公分

2→1.5

改變0.5公分

改變1公分

改變0.67公分

改變0.67公分

改變0.4公分

1.在這個實驗中，可以發現所有的組別都沒有太大的改變，改變的幅度也不明顯。

2.在所有的組別中，可以發現糯米粉的軟硬度最軟，相較於其他組別，糯米粉是最軟 的，其他的組別則是從觸摸就可以明顯的感受到麻糬偏硬。

貳、成品的外觀

組別 照片

玉米粉

地瓜粉

綠豆澱粉

外觀

呈現偏黃的黃綠色， 內層有白色硬塊，外 層則富有彈性，但不 黏手。

特點

容易切斷，可以輕 易分成好幾塊，表 面幾乎沒有黏性， 幾乎無法彎曲與改 變形狀。

呈現淡咖啡色，內層 有少許的白色硬塊， 外層也富有彈性，具 有一點黏性。

呈現半透明，內層也 具有一層白色硬塊， 外層則有類似果凍的 觸感及彈性。

稍微具有黏性，但 也幾乎無法彎曲與 改變形狀。

表面有類似觸摸防 滑矽膠墊的觸感， 而內層的白色硬塊 比其他的組別更加 的厚。

第二節 實驗1-2 研究記錄與結果分析

實驗1-2、添加額外的澱粉對於麻糬的影響 操作變因：額外添加的澱粉種類 控制變因：

1.麻糬的本體澱粉：糯米粉

2.麻糬本體澱粉的重量:150g

3.額外添加澱粉的重量:15g

4.添加的水量:165g

5.蒸煮麻糬的時間:15分鐘

(澱粉、水量和添加的澱粉會適量調整，但比例皆是固定的)

壹、實驗結果

一、延展性(單位：cm²)

次數 1 2 3 平均

無添加(糯米 粉)

約

28.5cm²→42cm²

增加13.5平方公分

添加玉米粉 約25.5cm²→42.5cm ²

增加17平方公分

添加綠豆澱粉 約29.75cm²→41.5c m²

增加11.75平方公分

約

35.5cm²→52.5cm²

增加17平方公分

約

30cm²→43cm²

增加13平方公分

約

22.5cm²→38.5cm²

增加16平方公分

約

28.5cm²→48cm²

增加19.5平方公分

約

29.5cm²→47cm²

增加17.5平方公分

約

31.25cm²→41.5cm²

增加10.25平方公分

1.在延展性測試中，糯米粉的延展性最好，而添加綠豆澱粉的組別則最差

增加16.67

平方公分

增加15.83

平方公分

增加12.67

平方公分

2.從實驗結果可以發現，所有組別的差異都不大，而且有添加澱粉的麻糬的延展性也 沒有比無添加的好，可見添加澱粉對於麻糬的延展性並沒有太大的影響。

3.添加綠豆澱粉的組別之所以效果最差，可能是因為綠豆澱粉的直鏈澱粉比例較高， 再加上實驗1-1時，使用綠豆澱粉製作出的麻糬也非常難拉扯，因此可以推測直鏈澱粉 比例較高的澱粉，可能較不適合用來增加延展性。

二、黏性(單位：s) 次數 1

無添加(

粉)

添加玉米粉

1.在黏性測試中，可以發現從第一次測試到第三次測試中，黏性是越來越強的，推測 是因為麻糬剛出爐時會有水蒸氣，所以放越久，麻糬越黏。

2.從實驗中可以發現，添加過澱粉的麻糬黏性非常好，大部分的組別都比無添加澱粉 的麻糬還要多出了至少十秒。

3.實驗結果中，綠豆澱粉的平均雖然高於玉米粉，但是因為第三次的結果較為極端(17 7秒)，可能是因為放置的時間過長，才會讓黏性遠高於玉米粉。

4.從第一、第二次的結果可以發現，玉米粉的秒數都比綠豆澱粉還要久，而玉米粉的 支鏈澱粉比例較高，因此推測當添加澱粉的支鏈澱粉比例較高時，黏性會增加。

三、軟硬度(單位：cm)

次數 1 2 3 平均

無添加(糯米 粉) 1.5→0.5

改變1公分 2→1 改變1公分 2→1

改變1公分

添加玉米粉 1.5→0.8

改變0.7公分 1.8→1 改變0.8公分 1.5→0.9

改變0.6公分

添加綠豆澱粉 1.7→0.9

改變0.8公分 1.8→0.7

改變1.1公分 1.6→0.7

改變0.9公分

改變1公分

改變0.7公分

改變0.93公分

1.在軟硬度實驗中，所有組別的差異都很小，但是糯米粉的軟硬度稍微比其他兩組的 好一點。

2.雖然有加添加物的組別軟硬度都沒有比無添加的組別還要好，但是和實驗1-1的組別 比起來，添加過澱粉的麻糬會比本體是其他澱粉的麻糬更加的軟，可見添加澱粉還是 可以稍微讓麻糬更軟一點。

3.比較兩種額外添加的澱粉，可以發現添加直鏈澱粉比例較高的綠豆澱粉，軟硬度較 軟，因此推測添加直鏈澱粉(綠豆澱粉)會讓軟硬度更軟，所以效果比添加支鏈澱粉比 例較高的玉米粉好。

貳、成品的外觀

組別 照片 外觀 特點

添加玉米粉

添加綠豆澱粉

參、實驗1-2結果與整理

一、麻糬添加澱粉對黏性的影響

在外觀上和糯米粉 沒有太大的差別， 但微微的偏黃。

外觀和糯米粉十分 接近，沒有太大的 差異。

黏性很強，比糯米 粉還要大。

成品有較濕的感 覺，較容易切斷。

1.在實驗中發現，添加了澱粉的兩種麻糬都可以大幅的增加黏性

2.根據文獻，添加適量的玉米粉可以增加麻糬的黏性，不過也有文獻說明添加玉米粉 可以控制麻糬的黏性讓麻糬比較不黏，但是根據本實驗的結果以及採取的測量方式， 添加玉米粉是可以有效增加黏性的。

3.根據實驗結果，推測添加澱粉可以讓黏性增加，而推測添加玉米粉可以控制黏性不 過於太黏的文獻則可能是因為其他變因，例如不同的測量方式，像是附著物的差異， 或是因為個人喜好的差異，導致會有不同的結果。

二、添加額外的澱粉會影響麻糬的特性 (1)添加澱粉對於讓麻糬的黏性影響。

在本實驗的測量中，發現添加澱粉可以有效的增加黏性，而有些人認為添加了澱 粉的麻糬會變得比較不黏，可能是因為個人的感覺和在食用時會有的差異(如：口 水)。

(2)但是對於延展性以及軟硬度則沒有太大的影響。

第三節 實驗2 研究記錄與結果分析

實驗2、使用不同的液體製作麻糬對於口感的影響 操作變因：添加的液體種類 控制變因：

1.麻糬的本體澱粉：糯米粉

2.麻糬本體澱粉的重量:150g

3.添加的液體量:150g

4.蒸煮麻糬的時間:15分鐘

(澱粉和液體量會適量調整，但比例皆為1:1)

壹、實驗結果

一、延展性(單位：cm²)

次數 1 2 3 平均

水(原始版) 約

28.5cm²→42cm²

增加13.5平方公分

鹼性離子水 約

33.25cm²→44.5cm²

35.5cm²→52.5cm²

增加17平方公分 約

增加11.25平方公分 約

鮮奶 約

27cm²→40.5cm²

增加13.5平方公分

養樂多 約

29.5cm²→36.5cm²

增加7平方公分

30cm²→43.75cm²

增加13.75平方公分

約

24.25cm²→37cm²

增加12.75平方公分

約

22cm²→31.5cm²

增加9.5平方公分

28.5cm²→48cm²

增加19.5平方公分

約

36.25cm²→50.5cm²

增加14.25平方公分

約35.5cm²→45.5cm

²

增加10平方公分

約

32cm²→40cm²

增加8平方公分

增加16.67 平方公分

增加13.08

平方公分

增加12.08

平方公分

增加8.17

平方公分

1.在延展性實驗中，可以發現添加不同液體的組別，延展性都沒有比原本的水還要 好，可見添加不同的液體對於延展性並沒有太大的影響。

2.在三種液體中，養樂多的延展性明顯低於其他組別，因此可以推測酸性的液體可能 對於提升延展性較無幫助。

二、黏性(單位：s)

次數 1 2 3 平均

水(原始版)

鹼性離子水

1.從黏性檢測中可以發現，鹼性離子水的黏性最好，而水和養樂多的黏性則差不多， 因此推測鹼性液體製作出的麻糬黏性較好，而酸性則沒有改變太多黏性。

2.從實驗結果可以發現，鮮奶製作的麻糬黏性並不好，但鮮奶和水都屬於中性，因此 推測可能是因為鮮奶中的乳成分(蛋白質、乳糖等)讓麻糬的黏性降低。

三、軟硬度(單位：cm)

次數 1 2 3 平均

水(原始版) 1.5→0.5

改變1公分 2→1

鹼性離子水 2.3→0.5

改變1公分 2→1

改變1.8公分 1.7→0.7

鮮奶 2→0.9

改變1.1公分

養樂多 2.5→1.6

改變0.9公分

改變1公分

2.5→1.3

改變1.2公分

2.4→0.8

改變1.6公分

改變1公分

2.1→0.8

改變1.3公分

1.9→0.4

改變1.5公分

1.6→1.4

改變0.2公分

改變1公分

改變1.37公分

改變1.27公分

改變0.9公分

1.在軟硬度的測量中，因為測量的方式會導致實驗數據的差距很微小，但還是可以看 出，鹼性離子水的軟硬度較軟，在測量以及觸摸時都可以感受到特別軟，推測是因為 鹼性離子水的成分或酸鹼性的緣故。

2.在軟硬度測量中，養樂多的內部有沙沙的感覺，可能是因為養樂多較為特殊的成 分，以及酸性液體會破壞糊化，導致麻糬的內部沒有完全糊化，推測和這個因素有 關。

貳、成品的外觀

組別 照片

鮮奶

養樂多

鹼性離子水

參、實驗2結果與整理

外觀 特點

呈現米白色，和糯 米粉麻糬沒有太大 的差異。

帶有濃濃的奶香 味，和糯米粉麻糬 相似。

外觀上呈現皮膚 色，內部有沙沙的 感覺，捏起來完全 沒有彈性。

呈現米白色帶一點 淡黃，和糯米粉麻 糬沒有太大的差 異。

內部沙沙的，一旦 改變形狀後，就不 會自己回彈。

和一般的麻糬相 似，並沒有特別獨 特的特徵

1.在實驗2中，測量出的特性都沒有更巨大的差距，因此推測液體的酸鹼性對於麻糬的 特性只會有較微小的差異而已。

2.從所有的組別來看，鹼性離子水的結果是和水最接近的，在黏性和軟硬度甚至比水 還要更佳，這可能是因為鹼性離子水的成分和水很相似，以及鹼性液體會促進糊化， 所以製作出來麻糬效果不差，因此如果要製作麻糬，建議使用和水比較接近的液體。

3.根據上一點，養樂多是和水差異最大的液體，因為酸鹼性不同，成分也有許多的差

異，而從實驗結果來看，養樂多的成品有一些沙沙的部分，各個特性的數據也是比其 他的組別還要差，根據文獻中，酸性液體會破壞澱粉的糊化，因此推測沙沙的部分是 未完全糊化的結果，所以酸性的液體較不適合製作麻糬。

第一節 研究結論

壹、 實驗1-1、使用支鏈澱粉含量高和直鏈澱粉含量高的澱粉對於麻糬的

影響實驗結論

實驗1-1的組別中，除了糯米粉，其他的組別都會有出現非牛頓流體的情況，而 成品也都會出現非常硬、不易拉長和有白色硬塊等，並不侷限於某一種比例的澱粉，

而是只要有出現非牛頓流體的情況，就會有這些特性，但在這些組別中，只有 糯米粉的支鏈澱粉比例非常接近100%，其他的組別則都含有一定量的直鏈 澱粉，而直鏈澱粉的結構較堅硬，會導致麻糬變硬，支鏈澱粉形成的麻糬則較軟， 因此支鏈澱粉的比例越多的麻糬，製作出的麻糬口感較軟和黏。

貳、 實驗1-2、添加額外的澱粉對於麻糬的影響

實驗結論

從實驗1-2組別的外觀來看，沒有添加澱粉的麻糬和有添加澱粉的麻糬並沒有太 大的差異，但是經過測試後，發現添加了澱粉的麻糬可以大幅增加黏性，而對於延展 性以及軟硬度的影響則有限，所以添加澱粉可以讓麻糬增加黏性，但是在不同的情況 下，可能會導致添加澱粉反而讓黏性降低。

參、 實驗2、使用不同的液體製作麻糬對於口感的影響 實驗結論

從成品的外觀可以發現，養樂多是外觀最突出的麻糬，內部有沙沙的物體，顏 色也和其他組別有較明顯的差異，而測量各種特性後，養樂多口感同樣的也較 差，黏性較為不黏、軟硬度也偏硬，而酸性液體則會破壞澱粉的糊化，因此酸性

液體可能較不適合製作麻糬，而鮮奶和鹼性離子水則都可以稍微的增加黏性和軟 硬度，但效果也都沒有差太多，而在網路上會有些很水嫩鮮奶麻糬，則是因為鮮奶的 比例很高，所以如果要製作一般麻糬，較適合的液體會是水或著是鹼性離子水，而在

比例與水相當的情況下，使用鮮奶製作的麻糬在口感上並不會有太大的差 異，因此比較適合用來製作需要特殊香味的麻糬。

第二節 未來研究方向及建議

壹、研究限制

1.本實驗的黏性測量是使用手持板子，可能會有人為的失誤，影響麻糬掉落的 時間。

2.在延展性測試中，面積是使用人工計算，容易造成些微的誤差。

3.在麻糬的蒸煮方面，本實驗並沒有紀錄蒸煮的明確時間，而是在電鍋外鍋放一杯 水，因此可能會在蒸煮上有麻糬沒熟等情況。

4.本實驗沒有使用油來防止麻糬沾黏，因為油會影響麻糬的黏性，因此使用保鮮膜 來防止麻糬沾黏鍋子，但是使用保鮮膜會有塑化劑的疑慮，在食用上有一定的風 險。

5.本實驗中，並沒有標準的麻糬冷卻時間，因此可能會有水蒸氣等因素造成的誤 差。

貳、建議

1.如果未來有人要進行麻糬相關的研究，並且會食用，建議盡量不要使用保鮮膜， 對健康比較有保障。

2.若要使用相同的方式測量麻糬的黏性，建議將黏麻糬的板子固定住，以減少 誤差。

3.麻糬蒸煮完畢後，建議定一個固定的冷卻時間讓麻糬冷卻。

參考資料

「異」想「添」開 ~影響化學黏土及磁性黏土之因素探究與應用。

https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/57/pdf/080217.pdf

Q 彈黏牙的小米麻糬。

https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/57/pdf/080802.pdf

米粥麻糬麵包洋芋片，從黏膩到酥脆，澱粉風貌百變的秘密是什麼？ 《口感科學》。

https://pansci.asia/archives/151595

Let’s Play Dough 自製無毒黏土之研究。

https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/53/pdf/080814.pdf

糬黏行大運。

https://cyjesf.eduweb.tw/cyjesf38/Upfile/Works/1585184167_641010 _38.pdf

麵包回烤會變硬，為什麼烤麻糬反而變軟？。

https://www.foodnext.net/science/machining/paper/5470109385

減肥人必看！「直鏈澱粉」好在哪？這篇看完就懂。

https://www.jungnung1949.com/zh-TW/blogs/news/146546

【食譜】麻糬做法超簡單，用電鍋三步驟快速做麻糬。

https://yukigo.tw/post-48254636/#%E9%BA%BB%E7%B3%AC%E6%9D%90%E6% 96%99

自製花生粉糯米麻糬。

https://cookpad.com/tw/%E9%A3%9F%E8%AD%9C/16525933-%E8%87%AA%E8% A3%BD%E8%8A%B1%E7%94%9F%E7%B2%89%E7%B3%AF%E7%B1%B3%E9%BA%BB%E7%B 3%AC

鼻涕蟲運動會。

https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/53/pdf/080213.pdf

小粉圓大學問。

https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/51/pdf/080109.pdf

黏黏有虞?-各品牌膠帶黏性測試實驗。

https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/50/pdf/030808.pdf

修飾澱粉與一般麵粉之比較-以麵包、蛋糕為例。 http://210.60.110.11/reading/wp-content/uploads/2013/09/101ee11. pdf

不同金屬鏽的最佳去除方式

在五年級的時候，每個禮拜都會有我最期待的一天，為什麼我會很期待呢?

因為有我喜歡的自

然課！而自然課本裡有個單元吸引著我，那正是關於生鏽的單元，在那個單元裡，我更了解了關於 鏽的大小事，也讓我更想了解不同金屬鏽的產生原理和去除方式。還有一次當自然老師正在上關於 生鏽的單元，當時我突然想到一個關於生鏽的問題，就是當不同金屬物生鏽時，是不是有一個最好 除鏽方式，而這個東西有可能是隨手可得的，也有可能是特定的化學藥劑，因此開啟了我對除鏽實 驗的想法，希望透過科學實驗找出最佳的除鏽方式。

二、研究目的

1. 了解不同金屬物生鏽的原理、條件與反應天數。

2. 實驗不同金屬物的生鏽程度

3. 實驗天然溶液去除不同金屬鏽效果

4. 實驗化學溶液去除不同金屬鏽效果

三、研究問題

1. 不同金屬物的生鏽的原理和條件都一樣嗎？

2. 不同金屬物的生鏽反應天數差異與程度為何？

3. 天然溶液在不同金屬繡的去除效果為何？

4. 化學溶液在不同金屬鏽的去除效果為何？

(一)生繡原理

生鏽的條件是因為氧氣、水和酸性水溶液接觸到金屬物時而產生。但當物品表面上產生 紅棕色或褐色易碎的物質，稱為「鐵鏽」。而大部分的金屬生鏽皆為鐵製品，部分金屬為 銅、鋼和鋁製品。生鏽是因為物質(水)與氧原子(氧氣)結合而產生的，稱為氧化反應。氧化 反應的原理也就是融在水中的氧分子與水分子將電子從鐵抽走，生成鐵離子和氫氧根離子，

而生成鐵離子會和氫氧根離子產生反應，並形成鏽，最後再與氧化反應成為氧化鐵，所以氧 化鐵是紅色鐵鏽的真面目(彭智敏(譯)，2022)。本研究中的生鏽是指透過氧氣、水與酸性溶 液的交互作用下產生的氧化反應，研究者將生鏽程度分成數值 1-10，1~2：沒有變色、3 ~4：些微變色、5~6：局部變色、7~8：表面隆起並且產生些微鏽斑、9~10 表面已完全變色 並產生鏽斑。

(二)去繡原理

當物品生鏽時，透過化學或天然物，去除鏽斑。而在本研究中會使用酸性、中性和鹼性

的化學藥劑進行去鏽實驗，探討不同水溶液用在不同金屬物去繡反應的程度。本研究中的生 鏽是指透過氧氣、水與酸性溶液的交互作用下產生的氧化反應，研究者將去鏽程度分成數值 1-10，1~2：維持本來生鏽的樣貌、3~4：部分去除，剩下⅔的鏽斑、5~6：一半以上去除， 部分鏽斑殘留、7~8：大部分去除，殘留一點鏽斑、9~10 完全去除。

(三)酸鹼度 PH 值

PH 值從 0~14，越低於 7 越酸，越高於 7 越鹼，而 7 代表中性，簡單來說就是數字越小 越酸，數字越大越越鹼。本研究中透過石蕊試紙檢測不同金屬片在生鏽和去鏽過程中的酸 鹼值變化，藉此了解不同金屬片在去鏽和生鏽的過程中，因不同水溶液而產生的效果反 應。

二、相關研究

透過科展《「鏽」出色彩》發現鐵生鏽的酸鹼值和不同溶液對生鏽顏色的影響，發現 不同鐵鏽在不同水溶液中，產生化學變化，像是 PH 值由低到高的轉變，還有鐵鏽顏色也 從褐色逐漸轉變成黑色，由此可發現在生鏽和去鏽實驗中可以透過金屬片的顏色反應推測 酸鹼值的數值。再來，我發現在《風雲變色－鐵鏽的探討》的研究中，了解到鐵生鏽的反 應，尤其是鐵釘在酸性溶液中更容易生鏽但沙拉油不會讓鐵釘生鏽，另外，在鹽水中鏽得

最厲害。在鐵器去鏽的實驗中可利用小蘇打水及鋁箔來除鏽，並發現鋁箔的量愈多除鏽效 果愈好，且去鏽溶液的濃度比例不會影響去鏽反應的效果。

參、研究方法與設計

一、實驗研究法

實驗研究法就是將做好的實驗整理、歸納，而在實驗中會有對照組和實驗組，做完實驗後，並 將兩者邏輯推理、數據分析或製作成數據圖表來做比較，最終得出結果。

二、研究步驟與流程

(一)不同金屬片生鏽實驗步驟如下：

1.準備 12 個夾鏈帶(50*70mm)

2.準備 3 個鐵片、3 個銅片、3 個鋁片和 3 個鋅片(20*50mm)

3.把金屬片各別放入夾鏈袋裡

4.將 4 個不同金屬片(已放入夾鏈袋)分為一組

5.其中 1 組加入檸檬汁，另 1 組加氣泡水，最後 1 組加水。

6.並共同放入燒杯中用保鮮膜封住並放置 1~2 周

7.從中觀察 3 種不同水溶液中的金屬片的生鏽狀況

三、研究工具

(金屬 物)

去鏽材料(天 然物)

圖片

去鏽材料(化 學物) 牙膏

圖片

材料(讓生鏽 加速)

圖片

四、實驗甘特圖

不同金屬鏽

的最佳去除

方式

不同金屬物的生鏽 的原理和條件都一

樣嗎？

酸性水溶液

空氣(氧氣)+

不同金屬物的生鏽 反應天數差異與程 度為何？

二、實驗紀錄與分析

預測複合溶 液是最佳的 去除方式

化學溶液在不 同金屬繡的去 除效果為何？

(一)實驗一不同金屬片生鏽實驗紀錄表格

1.水溶液

金屬物

生鏽天數

第 7 天

生鏽程度：9

生鏽面積：8

PH 值：6

水溶液是否變色： 咖啡色

金屬片顏色：有些 地方是黑色，有些 地方則是橘紅色。

生鏽程度：2

生鏽面積：1

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：紅銅 色

天然溶液在不同 金屬鏽的去除效 果為何？

洋蔥

複合溶液在不 同金屬鏽的去 除效果為何？

小蘇打+檸檬

鐵片(銀色) 銅片(紅銅色) 鋁片(銀色) 鋅片(銀色)

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：銀色

生鏽程度：8

生鏽面積：7

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：銀 色，上面有一點一 點的顆粒

分析圖表

第 14 天 生鏽程度：9

生鏽面積：10

PH 值：6

水溶液是否變色：

咖啡色

金屬片顏色：有些

是黑、橙紅色，有 些是咖啡色的鏽。

實驗照片

生鏽程度：2

生鏽面積：1

PH 值：6

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：些微

地方呈現深紅。

生鏽程度：2

生鏽面積：1

PH 值：6

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：銀色

生鏽程度：7

生鏽面積：8

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：上面 有白色凸起的顆 粒。

第 21 天 生鏽程度：10

生鏽面積：10

PH 值：6

水溶液是否變色：

有許多咖啡色的鏽

沉在水下

金屬片顏色：有咖 啡色和黑色。

實驗照片

分析圖表

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：紅銅 色。

生鏽程度：7

生鏽面積：8

PH 值：6

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：上面 有白色凸起的顆 粒。

第 28 天 生鏽程度：10

生鏽面積：10

PH 值：6

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：6

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：6

生鏽程度：7

生鏽面積：5

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：上面 有白色凸起的顆 粒。

生鏽程度：1

生鏽面積：2

PH 值：6

實驗照片

水溶液是否變色：

咖啡色

金屬片顏色：黑色

分析圖表

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：和原 本相像

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：銀色

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：有些 是深的銀色

實驗結果

發現

● 發現浸泡在水溶液中的金屬片 PH 值皆為 6

● 鐵片容易生鏽，鏽斑呈現紅棕色，並且水溶液會呈現咖啡色

● 銅片不容易生鏽，可能因實驗天數關係，水溶液也沒變化

● 鋁片生鏽反應不佳，但生鏽程度高於銅，而在 21 天的實驗裡有明顯反應，表示 鋁比銅更容易生鏽

● 鋅片在 7 天時生鏽程度最高，但在 14 天後反應都類似，且金屬片上都會有白色 凸起物，另外水溶液較沒變化

● 生鏽程度：鐵片＞鋅片＞鋁片＞銅片

2.氣泡水

金屬物

生鏽天數

鐵片(銀色)

第 7 天 生鏽程度：9

生鏽面積：9

銅片(紅銅色) 鋁片(銀色) 鋅片(銀色)

生鏽程度：2

生鏽面積：4

生鏽程度：1

生鏽面積：1

生鏽程度：4

生鏽面積：8

實驗照片

PH 值：6

水溶液是否變色： 咖啡色

金屬片顏色：有些 地方是橘色，有些 則是咖啡或黑色。

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：有些 地方是淺紫色。

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：銀色

分析圖表

第 14 天 生鏽程度：8

生鏽面積：9

PH 值：6

水溶液是否變色： 咖啡色

金屬片顏色：上有 一些咖啡色的鏽。

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：6

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：些微 地方呈現深紅。

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：6

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：銀色

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：有點 黑灰色。

生鏽程度：3

生鏽面積：3

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：深銀 色

分析圖表

第 21 天

生鏽程度：6

生鏽面積：8

PH 值：6

水溶液是否變色：

紅和咖啡色

金屬片顏色：有橘 色和咖啡色，有些 地方還有黑色。

實驗照片

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：紅銅 色

生鏽程度：1

生鏽面積：2

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：有些 地方是深銀色。

生鏽程度：4

生鏽面積：8

PH 值：6

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：有些 地方有白、灰、黑 三種顏色

第 28 天 生鏽程度：9

生鏽面積：9

PH 值：6

水溶液是否變色：

咖啡色

金屬片顏色：咖啡 和黑色

實驗照片

分析圖表

生鏽程度：1

生鏽面積：2

PH 值：6

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：有些 地方是黃色

生鏽程度：2

生鏽面積：8

PH 值：6

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：淺銀 色

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：6

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：銀色

實驗結果

發現

● 發現浸泡在氣泡水中的金屬片 PH 值皆為 6

● 鐵片的生鏽程度最高，金屬片上有許多紅棕色的鏽，且氣泡水變成咖啡色

● 銅片生鏽程度低，但金屬片的顏色比原先實驗前的還深

● 鋁片的生鏽反應呈灰色，可見反應的過程有呈現氧化鋁的現象，氣泡水在過程

3.檸檬汁

金屬物

生鏽天數

第 7 天

中沒有發生變化，顏色沒有改變

● 鋅片有些地方呈現黑灰或深銀色，但氣泡水依然沒變化

● 生鏽程度：鐵片＞鋅片＞銅片＞鋁片

鐵片(銀色)

生鏽程度：9

生鏽面積：10

PH 值：4

水溶液是否變色：

深黃

金屬片顏色：鐵片 上有綠、咖啡、 黃、橘和桃紅色。

實驗照片

分析圖表

銅片(紅銅色)

生鏽程度：5

生鏽面積：9

PH 值：4

水溶液是否變色：

綠色

金屬片顏色：優些 地方是深紅色，有 些則是綠色。

鋁片(銀色)

生鏽程度：1

生鏽面積：3

PH 值：5

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：有一 點一點的白色原狀 在上面，但不明 顯。

鋅片(銀色)

生鏽程度：7

生鏽面積：10

PH 值：5

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：上面 有白色的結晶，而 其他部分都呈現黑 色。

第 14 天 生鏽程度：10

生鏽面積：10 PH 值：2

水溶液是否變色：

深黃

金屬片顏色：有些 是黑或綠色，有些 有咖啡色的鏽。

實驗照片

分析圖表

生鏽程度：6

生鏽面積：10 PH 值：3

水溶液是否變色：

綠色

金屬片顏色：深紅 銅色，有些地方是 綠的。

生鏽程度：2

生鏽面積：3 PH 值：5

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：深銀 色

生鏽程度：5

生鏽面積：10 PH 值：2

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：有些 地方是白色的，其 他部份是黑色的。

第 21 天

生鏽程度：6

生鏽面積：9 PH 值：3

水溶液是否變色： 深咖啡色

金屬片顏色：有些 有咖啡色的鏽。

生鏽程度：3

生鏽面積：10

PH 值：3

水溶液是否變色：

綠色

金屬片顏色：很多 地方是綠色的。

生鏽程度：1

生鏽面積：1 PH 值：3

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：銀色

生鏽程度：1

生鏽面積：1 PH 值：3

水溶液是否變色： 無

金屬片顏色：銀色

分析圖表

第 28 天 生鏽程度：3

生鏽面積：3

PH 值：3

水溶液是否變色：

咖啡色

金屬片顏色：黑和

黃色 還有一點淺粉

實驗照片

生鏽程度：5

生鏽面積：8

PH 值：3

水溶液是否變色：

綠色

金屬片顏色：綠色

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：3

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：摸起

來有顆粒

生鏽程度：1

生鏽面積：3

PH 值：3

水溶液是否變色：

無

金屬片顏色：銀色

實驗結果

發現 ● 發現浸泡在檸檬汁中的金屬片 PH 值在 2-5 範圍區間，而鋁片在 7 天和 14 天浸 泡在檸檬汁中呈現較中性反應。

● 鐵片全部都生鏽了，也讓檸檬汁變成深黃色

● 銅片幾乎全部都是鏽，且檸檬汁呈現綠色

● 鋁片的生鏽面積和程度都不多，檸檬汁也沒有變化

● 鋅片在 7 天的實驗哩，有產生白色的結晶，但水溶液沒有改變

● 結果顯示酸性水溶液更容易讓金屬片生鏽

● 生鏽程度：鐵片＞鋅片＞銅片＞鋁片

4.鹽水

金屬物

生鏽天數

第 7 天

實驗照片

鐵片(銀色)

生鏽程度：10

生鏽面積：9

PH 值：6

水溶液是否變色： 些許鏽斑沉在底下 金屬片顏色：上面 有橘色和咖啡色的 鏽斑

銅片(紅銅色)

鋁片(銀色)

生鏽程度：3

生鏽面積：10

PH 值：5

水溶液是否變色：

青綠色

金屬片顏色：有些 地方是綠色的

生鏽程度：5

生鏽面積：8

PH 值：6

水溶液是否變色：

有白色顆粒

金屬片顏色：有白 色凸起物

鋅片(銀色)

生鏽程度：7

生鏽面積：7

PH 值：5

水溶液是否變色：

有白色顆粒

金屬片顏色：有白 色凸起物

第 14 天 生鏽程度：9

生鏽面積：9

PH 值：6

水溶液是否變色：

咖啡色

金屬片顏色：有咖

啡色鏽斑

實驗照片

分析圖表

生鏽程度：3

生鏽面積：10

PH 值：7

水溶液是否變色：

青綠色

金屬片顏色：有綠

和黑色的鏽斑

生鏽程度：2

生鏽面積：8

PH 值：7

水溶液是否變色：

一點點白色顆粒

金屬片顏色：摸起

來有點粗糙

第 21 天 生鏽程度：9

生鏽面積：10 PH 值：6

水溶液是否變色：

咖啡色

生鏽程度：3

生鏽面積：5

PH 值：6

水溶液是否變色：

青綠色

生鏽程度：2

生鏽面積：4

PH 值：6

水溶液是否變色：

有些水變白

生鏽程度：7

生鏽面積：7

PH 值：7

水溶液是否變色： 很多白色顆粒

金屬片顏色：有白 色凸起物

生鏽程度：2

生鏽面積：9

PH 值：6

水溶液是否變色： 有白色顆粒

實驗照片

分析圖表

金屬片顏色：全部 變成咖啡色，且有 一點橘色

金屬片顏色：有些 地方是青綠色

金屬片顏色：有些 深灰色和白色

第 28 天 生鏽程度：10

生鏽面積：10

PH 值：6

水溶液是否變色： 咖啡色

金屬片顏色：變成 黑，有些許咖啡色

實驗照片

生鏽程度：3

生鏽面積：5

PH 值：8

水溶液是否變色：

青綠色

金屬片顏色：有青

綠色的鏽

金屬片顏色：有些 白色

生鏽程度：7

生鏽面積：7

PH 值：7

水溶液是否變色： 一點點是白的 金屬片顏色：有很 多鹽在上面

生鏽程度：1

生鏽面積：1

PH 值：7

水溶液是否變色：

有白色顆粒

金屬片顏色：銀色

實驗結果

發現

● 發現浸泡在鹽水中的金屬片 PH 值區間範圍為 5-7。

● 鐵片上幾乎都是咖啡色的鏽，生鏽程度最高

● 銅片的生鏽程度不高，但某些地方會是綠色的，水也變成青綠色的

● 鋁片在 7 天的實驗中生鏽程度高，但在 14、21 天卻下降了，而金屬片上和溶液 都有白色顆粒

● 鋅片的 7、14 天生鏽程度都比 21 天的生鏽程度還多，而上面都有著一些粗糙的 白色顆粒

● 生鏽程度：鐵片＞鋅片＞鋁片＞銅片

生鏽程度為 1~10，數字越大表示生鏽程度越大。1~2：沒有變色、3~4：些微變色、5~6：局部變 色、7~8：表面隆起並且產生些微鏽斑、9~10 表面已完全變色並產生鏽斑。

生鏽面積為 1~10，數字越大表示有鏽的地方越多。1~2：幾乎沒生鏽、3~4：些微生鏽、5~6：一 半都生鏽、7~8：生鏽地方超過一半、9~10：完全生鏽。

(二)實驗二不同金屬片去鏽實驗紀錄與分析

1.水溶液

金屬物 生鏽天數

鐵片(銀色) 銅片(紅銅色)

第 7 天 去除程度：2

去除面積：3

金屬片顏色：咖啡

色

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：紅銅

色

鋁片(銀色) 鋅片(銀色)

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：維持

原本的樣貌

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：些凸 起的綠色

實驗照片

分析圖表

第 14 天 去除程度：5

去除面積：3

金屬片顏色：仍有 黑和咖啡色的鏽

實驗照片

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：和原 本相像

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：維持 原樣

去除程度：5 去除面積：5

金屬片顏色：剩下 一些黑色鏽斑

第 21 天 去除程度：9

去除面積：7

金屬片顏色：剩下

黑色鏽斑

實驗照片

分析圖表

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：維持

原樣

去除程度：8

去除面積：7

金屬片顏色：有黑

色鏽斑

去除程度：2

去除面積：1

金屬片顏色：有凸 起物

2.氣泡水

金屬物 生鏽天數

第 7 天

實驗照片

鐵片(銀色) 銅片(紅銅色) 鋁片(銀色) 鋅片(銀色)

去除程度：2

去除面積：2

金屬片顏色：黑色

和些許的銀色

分析圖表

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：深紅 銅色

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：維持 原本的樣貌

第 14 天 去除程度：5

去除面積：7 金屬片顏色：剩下 黑色鏽斑

實驗照片

去除程度：2

去除面積：2

金屬片顏色：改變 不多

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：和原 本一樣

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：增加 了綠色斑點

去除程度：9

去除面積：9

金屬片顏色：剩一 些鏽斑

分析圖表

第 21 天 去除程度：7

去除面積：7

金屬片顏色：去掉

了咖啡色的鏽

實驗照片

分析圖表

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：保持

原樣

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：比原

本更加粗糙

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：上面 多了斑點

3.檸檬汁

金屬物

生鏽天數

鐵片(銀色)

第 7 天 去除程度：1

去除面積：1

銅片(紅銅色)

去除程度：1

去除面積：1

鋁片(銀色)

去除程度：1

去除面積：1

鋅片(銀色)

去除程度：2

去除面積：2

實驗照片

金屬片顏色：咖啡 色

分析圖表

金屬片顏色：有些 地方是綠的

金屬片顏色：維持 原樣

金屬片顏色：有黑 色鏽斑

第 14 天 去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：並沒

有過多改變

實驗照片

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：銅片

反而變黑

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：沒太 多改變

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：改變 不明顯

第 21 天 去除程度：9

去除面積：7

金屬片顏色：剩黑

色鏽斑

實驗照片

分析圖表

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：和原

本差不多

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：維持

原樣

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：維持

原樣

4.鹽水

金屬物 生鏽天數

鐵片(銀色) 銅片(紅銅色) 鋁片(銀色) 鋅片(銀色)

第 7 天 去除程度：2

去除面積：2

金屬片顏色：咖啡

色

實驗照片

分析圖表

去除程度：2

去除面積：2

金屬片顏色：和原 本相像

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：深銀

色和黑色

第 14 天 去除程度：2

去除面積：2

金屬片顏色：去掉 了橘色的鏽

實驗照片

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：仍有 綠色的鏽殘留

去除程度：2

去除面積：2

金屬片顏色：去掉 了一些白色凸起物

去除程度：1

去除面積：1

金屬片顏色：增加 了綠色凸起物

去除程度：1

去除面積：2

金屬片顏色：沒太 大改變

分析圖表

第 21 天 去除程度：7

去除面積：4

金屬片顏色：幾乎 都是黑色

實驗照片

分析圖表

去除程度：10

去除面積：10

金屬片顏色：完全

去除

去除程度：9

去除面積：8

金屬片顏色：銀色

去除程度：2

去除面積：1

金屬片顏色：有白 色鏽斑

去鏽程度分成數值 1-10，1~2：維持本來生鏽的樣貌、3~4：去除一點咖啡色的鏽斑、5~6：殘留 一些咖啡和黑色鏽斑、7~8：剩下黑色的鏽斑、9~10 完全去除。

去鏽面積為 1~10，1~2：去鏽面積極少、3~4：些微變化、5~6：去除一半的鏽、7~8：超過一半、 9~10：完全去除。

(一)實驗一總發現

項目 水溶液

生鏽

程度

鐵片＞鋅片＞鋁 片＞銅片

PH 值 皆為 6

生鏽的

表面變化

鐵片呈紅棕色

銅片些微呈現深

紅色

鋅片有白色凸起 物

鋁片慢慢呈現深 灰色

氣泡水 檸檬汁 鹽水

鐵片＞鋅片＞ 銅片＞鋁片

皆為 6

鐵片呈紅棕色

銅片呈深紅色

鋅片呈黑灰色

鋁片呈深銀色

鐵片＞鋅片＞銅片 ＞鋁片

範圍區間 2-5

鐵片呈紅棕色

銅片深紅銅色，有

些地方是綠的

鋅片一開始在 7 天 的實驗就呈白色結

晶

鋁片呈深銀色

鐵片＞鋅片＞鋁 片＞銅片

範圍區間 5-7

鐵片呈紅棕色

銅片有些地方是 綠色的

鋅片上有白色凸 起物

鋁片上有白色顆 粒 (二)實驗二總發現

項目 水溶液 氣泡水 檸檬汁 鹽水

去除效果 仍有咖啡和黑色

鏽斑

無太大改變

去鏽效果不佳

質性觀察 ● 洋蔥偏弱酸性發現不能除鏽，且可能造成更多的鏽

排名 鐵片>鋅片、銅片>鋁片

(三)實驗三總發現

項目 水溶液 氣泡水

去除效果 還殘留許多咖啡 色鏽斑 和原本相像

除了檸檬汁，其 他溶液中的鋅片 上都多了綠色凸 起物

檸檬汁 鹽水

只去掉了白色凸 起物

對於浸泡在水溶 液和氣泡水內的 鋅片很有用

質性觀察 ● 使用可樂去除銅片和鋁片的鏽發現效果不佳，原因是可樂為弱酸性 溶液，所以對於去除銅和鋁氧化的表面效果較差。

● 當金屬片浸泡在可樂中，觀察氣泡皆附著在金屬片上，但是 5 分鐘 後，可樂沒有因此變得混濁，發現去鏽的反應效果不如預期。

● 透過牙刷去鏽時，可以稍微去除一些咖啡色的鏽，但黑色的鏽(指生 鏽程度高)就不太能去除掉。

排名 鋅片>鐵片、銅片>鋁片

(四)實驗四總發現

項目 水溶液 氣泡水 檸檬汁 鹽水

去除效果 只剩下黑色鏽斑 去除浸泡在鹽水 裡的銅片時效果 極佳

去除浸泡在鹽水 和水溶液裡的鋁 片時效果很好

去除浸泡在氣泡 水裡的鋅片時多 了許多斑點

質性觀察 ● 牙膏酸鹼值雖為 6，但內含物有其他化學物質，例如氟(偏酸性)，推 測是因為內含物使得去鏽效果較佳。

● 牙膏對鐵片的去鏽效果很好，但無法去除黑色的鏽。

排名 鐵片>鋁片>銅片>鋅片

伍、結論與建議

1.鐵片比起其他金屬片更容易生鏽。

2.弱酸性物質去鏽效果較不佳。（例如：可樂）

3.洋蔥無法除鏽且可能導致生鏽更嚴重。

4.牙膏的去除效果很好，但較深層的鏽較無法去除。

5.使用牙膏去除對鋅片沒什麼效果。

二、後續研究建議

1. 使用 AI 判斷生鏽、去鏽的表面積或是程度，能延伸應用到現實生活中的判定。

2. 後續的研究可以像是哪個金屬物在鹽水中的生鏽程度為何。

3. 除鏽的方法可以在更廣泛，像是用電解質或是其他化學物質做比較，了解除鏽是否具時效 性。

三、研究心得

在這次的實驗中，我開始對不同金屬在鹽水中會怎麼被腐蝕產生興趣，發現到金屬物品如果泡在 鹽水裡，比起一般的水，更容易發生氧化反應，進而生鏽。這讓我想到，為什麼靠近海邊的船或金 屬建築物常常會有很嚴重的鏽蝕，原來就是因為海水裡有鹽分，倒置物品容易生鏽。而在這次的實

驗中，我不僅學到了金屬生鏽的原理，還深入了解了各種保護金屬不生鏽的方法，就像是使用牙膏 去除表面咖啡色的鏽斑。這些寶貴的知識不僅對我的日常生活有實際幫助，例如保養工具或避免家

中物品受損，未來在學校的其他科學課題或是與他人合作時，也許還能運用這些方法，幫助身邊的 人一起解決惱人的鐵鏽問題。這也讓我發現，科學不只是課本裡的理論，它其實離我們的生活非常 近，而且真的能為生活帶來便利與改善。

參考資料

潘奕呈、黃聿明、王怡婷(2000)。風雲變色－鐵鏽的探討。中華民國第 40 屆化學科學展覽會。2025 年 5 月,取自 https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/40/mschool/8h/8.htm

鏽出色彩 王妘甄、姜卉嫻、王柏凱、林郁程(2015)。中華民國第 55 屆化學科學展覽會。 2025 年 5 月,取自 https://twsf.ntsec.gov.tw/activity/race-1/55/pdf/080205.pdf

日本 Newton Press,彭志敏(譯)(2022)。3 小時讀化學：高校掌握國高中基礎化學。

研究者：許皓雲

指導老師：張乃文老師

壹、緒論

一、研究動機

近期，高速公路的開拓帶動了人類的交通但也同時造成生物很大的衝擊，像是公路上路殺狀況 頻繁，許多人開始關心如何在道路上重建生態，並以動物通道為生態橋樑；另一方面雖然高速公路 自然環境多樣且豐富，但隨著外來種入侵，也造成許多動物棲息地被破壞和佔用，因此高公局目前

也開始在苗栗等高速公路上建造多功能橋樑，不但能讓人類通行，並建造了自然廊道也能同時讓動 物安全的跨越公路。

二、研究目的

(一)探討不同形體單根材料的承載力

(二)探討不同形體建構不同生態橋體的承載力

(三)探討不同植物在不同水量的吸水程度

(四)探討不同植物的微氣候測試

三、研究問題

(一)1-1

比較同尺寸，不同材質的單根材料承載力？

(二)2-1

比較冰棒棍建構同結構、同跨距，不同生態橋體的承載力？

2-2

比較竹筷建構同結構、同跨距，不同生態橋體的承載力？

2-3

比較方形飛機木建構同結構、同跨距，不同生態橋體承載力？

(三)3-1

比較不同植物在同面積、坡度為 0 且水量為 6400ml/30s 的吸水程度？

3-2

比較不同植物在同面積、坡度為 0 且水量為 7600ml/30s 的吸水程度？

(四)4-1

比較不同植物在同面積的橋面溫度變化？

4-2

比較不同植物在同面積的橋面濕度變化？

4-3

比較不同植物不同風速在同面積的植物流失率？

/解釋

(一)

生態橋：本研究的生態橋為高速高路的生態橋樑，為符合生態環境需求，將實驗不同橋體 搭建生態橋的負載力，以了解各橋體的受力程度。本研究將不同橋體建構成符合自然環境 的生態橋，並從中探討生態橋的承載力。

橋樑類型 受力方向 圖示

水平分力

優缺點

力學概念 達文西橋 (拱橋)

樑橋 垂直分力

斜張橋 垂直+水平 分力

穩固、可做生態 橋樑、較為環 保、較柔軟

最為普遍、穩

利用交錯的摩擦力，使 它形成有弧度的橋樑(拱 橋)，受力後重力會左右 分散至兩側。

固、可做生態橋 樑、費用成本相 對低 用樑柱撐住橋面，使中 心處也可以使用橫向作 用力支撐，橋體受力方 向多為垂直互相抗衡的 受力方式。

成本高、穩固、 可做生態橋

利用多根繩索與中央塔 架，牽引住橋面的部 份，使它平均受力。

(二)承載力：本研究承載力，是指物體在橋體的某一面受到重力時的最大承重力。

(三)形變率：本研究形變率代表橋樑在受力後，橋樑形狀改變的幅度，公式為(材料受力後跨 距長度-材料初始跨距長度)÷材料初始跨距長度。

(四)植被類型：植被在空間上遵循一定的規律性，會因為生長環境的不同而被分類，譬如高山 植被、草原植被、海島植被等。下表為本次實驗的草皮簡介：

草皮

類型 照片 簡介 優點 缺點

台北草

● 禾本科

● 結縷草屬

● 多年生草本 植物

● 喜溼但不耐 浸水

● 葉質柔嫩

● 莖葉細小

● 抗蟲能力好

● 耐酸、耐鹽、耐

旱

● 具隔熱效果

● 可防止土壤流失

● 不耐浸 水

● 雜草處 理不易

● 生長速 度緩慢

苔蘚

● 苔蘚植物門

● 蒸散作用微

弱

● 不需要土壤

● 葉和莖都可 以直接吸收

● 易於長距離傳播

● 氣候條件和大氣條件 要求較少

● 水分不易喪失

● 表面可吸收有害物質

● 大氣濕度 要求嚴格

● 表面可能

附著有害

物

● 水分不易

常春藤

二、相關研究

養分 維持

● 五加科

● 常春藤屬

● 適合夏天、

秋天生長

● 耐寒力強

● 環境適應力強

● 高照要求少

● 土壤需求少

● 常有蟲害

● 不適合高 溫悶熱

● 容易感染

● 有中度毒 性

作品 年代 標題 內容摘要 與研究相關

中華民國

第 63 屆科

展(2023)

中華民國

第 59 屆科

展(2019)

「橋」見摩擦力探討達文西橋不 同結構之形抗

中華民國

第 61 屆科

展(2021)

達文西橋

中華民國

第 57 屆科

展(2017)

塵土飛不飛-土磚 對揚塵抑制之效

力分析

砂飛土跳 雨水 沖刷砂土之模擬 實驗研究。

1. 發現達文西橋能將上 方的負重承載都平均 的向下、向外分擔， 負重結構十分穩定。

2. 發現達文西橋上下左 右的力都平均分擔， 負重結構十分穩定。

1. 達文西橋以不同的搭 建方式造成的摩擦力 與形變率。

2. 發明了一種「四面 橋」也就是一個 「十」字形的達文西 橋。

1. 測試關於土磚的各種 實驗。

2. 模擬雨量進行土磚沖 刷實驗。

1. 至溪流附近採集岩石 進行實驗。

2. 本研究進行沖刷並研 究彈跳高度、滲水 量。

1. 透過橋面中心變化高度與 兩側跨距長度來推算形變 率。

1. 發現達文西橋高失敗率的 借鑑，我們決定採用將木 棍都做成「井」字形結 構，減少誤差。

1. 透過每分鐘水龍頭的進水 量和毫升量，計算流速 等、以進行耐沖刷實驗的 設計。

1. 本研究的吸水實驗從中推 論出其每分鐘水流量和毫 升量，並嘗試不同植物測 試耐溪水程度。

二、研究工具

工具 澆水器 木板 字典 尺 熱熔膠槍 手工鋸 風速計

圖片

功能

植物耐沖刷

測試時使用

工具 linklt7697

圖片

功能 溫溼度實驗 主機板

植物耐沖 刷測試時 使用

DHT11

溫溼度感 測器

溫溼度實

驗的溫溼 度感測器

用於一公 斤砝碼

量測高度 與跨距

寶特瓶 (裝水) 鹵素燈

當作 2 公

斤砝碼

材料 飛機木 竹筷 冰棒棍

圖片

功能

為實驗的操

控變因的材 料

為實驗的 操控變因 的材料

實驗控制

變因的器 材之一

為實驗的 操控變因 的材料

為實驗的

操控變因 的材料

材料 紙黏土 磅秤 木工膠 土壤

圖片 功能 黏著草皮用

秤材料和 橋體重量 黏著橋體

附著於草 皮上

橋體 黏著劑

切割 材料用

測試電風 扇的風速

為實驗的 操控變因 的材料

為實驗的 操控變因 的材料

為實驗的 操控變因 的材料

四、實驗過程與方法

(一)探討不同材質單根材料承載力實驗：

1.使用不同材質、同長度，測試承載力，下表一為各材料的重量和負載力：

材料

項目

方形

照片(研究者自攝)

2.不同材質以 1 公斤、2 公斤、4 公斤、6 公斤、8 公斤、10 公斤進行負重實驗，觀察材

質受力後的形變關係如表二。

收集各式材質的搭建材料

量測材質的單位尺

將量測的材料平放在兩張 桌子中間，並且以重物懸 掛在單一材料的正中間觀 察其材料的變化狀態。

(研究照片為研究者自攝)

測試不同材質單一承載力，固定長度為 15 公分、高度為 0，跨距為 15 公分。

未施

重前

冰棒

棍量

測

3.不同材質以 1 公斤、2 公斤、4 公斤、6 公斤、8 公斤、10 公斤進行負重實驗，觀察材 質受力後的形變關係，如表三。(研究照片為研究者自攝)

4.觀察向度為單根材料隨著不同重量中心高度與兩側長度的變化，如表四：

(二)探討使用不同材質搭建生態橋的承載力：

量測方式為左圖，材料受力後中心 高度和跨距長度的變化 (研究照片為研究者自攝)

1.將比較同結構、同跨距、不同材質，在三種不同生態橋體的承載力，下表五為不同橋 體的工程尺寸圖：

工程尺寸圖(研究者電繪工程尺寸圖)

橋體

項目

達文

西橋 ( 拱

橋)

達文西橋、樑橋和斜張橋在同結構、同橋面寬度為 15 公分，跨距範圍在 30-35 公分，對於不同重量的承載力。

樑

橋

斜

張

橋

2.在測試的過程中，以不同材質搭建生態橋，如達文西橋、樑橋、斜張橋體如下表六為 不同材質搭建的生態橋體模型： 生態橋項目

達文西(拱 橋)

初始測量 (

)

斜張橋

初始測量 (

3.實驗不同橋體承載不同公斤數重物，記錄承載重力後橋面延伸長度與橋面中心和地面

的高度變化，如下表七。

表七為量測方式示意圖， 量測方式｜未施重高度-平行線至橋樑中央高度｜(絕對值)

(三)比較不同草皮類型在不同水量的吸水程度

1.將比較不同草皮類型，設置在相同面積 450 平方公分的木板上，重量均為 300 公克， 測試不同草皮在不同水量的吸水程度，下表八為不同草皮的草根類型： 草皮類型 台北草

草根類型

草皮類型

台北草

苔蘚

固定相同面積為 450 平方公分，草總量為 300 公克

常春藤

2.先轉水龍頭，開啟不同大小，計算不同角度的總出水量，設置水管高度為 180 公分， 並且放入實驗水槽中，以定點沖刷 30 秒，計算水槽內的出水量，計算公式為(總水量水槽水量)÷總水量=吸水程度，步驟如下表九：

(1)準備水管接在水龍頭上，並固定至高 度 180 公分處。

(3)將水龍頭轉到指定角度，定點沖 30 秒。

(2)將指定植物放置在接水箱上。

(4)沖刷完後，拍照並測量水位高度 得知植物吸水程度。

3.將事先量好的出水量貼上標籤做記號，如下表十：

表十 為出水量毫升標記位置，3.8 公分為每秒 7600 毫升出水量、3.2 公分 為每秒 6400 毫升出水量 (四)不同草皮植物的微氣候測試(包含溫度、濕度和不同風速的流失率)：

1.溫濕度和不同風速實驗步驟因為有雷同的部分，所以有時可以同時進行，實驗前期查 找不同草皮類型和動植物的適合生長溫度，如下表十一： 草皮類型

適合生長溫度 15-30°C 18-30°C 10-25°C 動物適合生存溫度 15-35°C

2.將不同草皮植物放置於相同面積 450 平方公分的木板上，草加土壤的總量為 300 公克 (同上吸水程度實驗)，並且量測當天室溫，並以鹵素燈進行模擬日照，鹵素燈日照溫度 均為 230 度，如下表十二。

3.以溫度感測器每 5 分鐘作為一次量測記錄，總計為 25 分鐘。觀察其不同草皮的溫度變

化，各詳細實驗步驟如下表十三。

應用 linklt7697 和 DHT11 溫溼度感測器以 每 5 分鐘回報溫溼度，其中控制光源給予鹵 素燈照，持續照射 25 分鐘，觀察溫度變 化。

溫度感測器放置於草皮植物上方，約 1 公分 的距離。

4.查找草皮適合生長濕度，以及動物棲息地適合生長濕度，如下表十四：

適合生長濕度 (單位 RH) 65-100RH 70-90RH 50-60RH 動物棲息適合濕度(單位 RH) 30-70 (單位 RH)

5.將不同草皮類型放置於相同面積 450 平方公分的木板上，草皮加土量總重量為 300g(同 上吸水程度實驗)，並進溫濕度感測，感測器會以每 5 分鐘回報一次溫濕度數據資料。

6.等溫濕度實驗完成後，開始比較不同植物在不同風速在同面積的植物流失率，實驗前 期透過氣象局蒲福風級和教室電扇風級數進行風及對照如下表十五：

蒲福

風級

風的名稱 公尺/秒 電風扇風級 風速計測試(公尺/秒) 電扇與蒲福風級對照 2

3

肆、實驗結果

一、實驗一不同材質單根材料的承載力形變率數據記錄

(一)不同材質在不同重量的承載力實驗記錄：

不同材質進行三次實驗取平均數，實測高度差距和跨距差異，並計算形變率。下表十六 到十八為不同材質在不同重量承載力，測量皆以實測三次平均數為實驗記錄，(研究照片為

研究者自攝)：

表十六 實驗冰棒棍不同重量的承載力，固定材質長度 15 公分

實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤

施重

2 公斤 0.63 公分 0.1 公分 0.01

施重

4 公斤 2.75 公分 (斷裂) 0.95 公分 (斷裂) 0.07 (斷裂)

施重

6 公斤 N N

施重

8 公斤 N

施重

10 公斤

表十七 實驗竹筷不同重量的承載力，固定材質長度 15 公分 實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤 0.17 公分 0 公分 0

施重

2 公斤 0.23 公分 0.1 公分 0.01

施重

4 公斤 0.33 公分 0.2 公分 0.01

施重

6 公斤 0.4 公分 0.4 公分 0.03

施重

8 公斤 1.8 公分 0.8 公分 0.05

施重

10 公斤 0.9 公分 (斷裂) 1.6 公分(斷 裂) 0.11 (斷裂)

實驗

表十八 實驗方形飛機木不同重量的承載力，固定材質長度 15 公分

向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤 0 公分 0 公分 0

施重

2 公斤 0 公分 0 公分 0

施重

4 公斤 0.03 公分 0 公分 0

施重

6 公斤 0.07 公分 0 公分 0

施重

8 公斤 0.2 公分 0 公分 0

施重

10 公斤 0.23 0 公分 0

(二) 不同材質承載力形變率折線圖總表分析，如下表十九：

在 4 公斤時斷裂

竹筷的形變率最高

飛機木在不同重量 形變率都是 0

二、實驗二不同材質搭建不同橋體實驗記錄與分析

(一)不同材質搭建不同橋體的重量承載力實驗記錄：

在測試的過程中，不同材質搭構生態橋以 1 公斤、2 公斤、4 公斤、6 公斤、8 公斤

和 10 公斤，為重量測試單位，觀察在不同橋體的受力形變關係如下表二十到到二十八，以 下研究照片皆為研究者自攝：

表二十 實驗冰棒棍搭建樑橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤 0.1 公分 0 公分 0

施重

2 公斤 0.47 公分 0.27 公分 0.01

施重 4 公斤 0.87 公分 0.33 公分 0.01

施重

6 公斤 2 公分 0.7 公分 0.02

施重

8 公斤 1.17 公分 (斷裂) 0.63 公分 (斷裂) 0.02(斷裂)

施重

10 公斤 N N N

表二十一 實驗冰棒棍搭建達文西橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重 1 公斤 0.5 公分 0.37 公分 0.01

施重 2 公斤 0.97 公分 0.53 公分 0.02

施重

4 公斤 2.4 公分 0.73 公分 0.03

施重

6 公斤 2.8 公分 (斷裂) 0.67 公分 (斷裂) 0.03 (斷裂)

施重

8 公斤 N N N

施重

10 公斤 N N N

表二十二 實驗冰棒棍搭建斜張橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構 實驗向度 高度差異

施重 1 公斤 0.27 公分 0 公分 0

施重 2 公斤 0.67 公分 0.07 公分 0

施重 4 公斤 11.27 公 分 0.3 公分 0.01

施重

6 公斤 1.4 公分 (斷裂) 0.5 公分 (斷裂) 0.02 (斷裂)

施重

8 公斤 N N N

施重 10 公斤 N N N

表二十三 實驗竹筷搭建樑橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異

施重

1 公斤 0.23 公分 0.03 公分 0

施重

2 公斤 0.37 公分 0.07 公分 0

施重

4 公斤 0.57 公分 0.07 公分 0

施重

6 公斤 0.87 公分 0.07 公分 0

施重

8 公斤 0.27 公分 (斷裂) 0.17 公分 (斷裂) 0.01 (斷裂)

施重

10 公斤 0.23 公分 (斷裂) 1.53 公分 (斷裂) 0.05 (斷裂)

表二十四 實驗竹筷搭建達文西橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

施重

1 公斤 0.23 公分 0.03 公分 0

施重

2 公斤 0.37 公分 0.07 公分 0

施重

4 公斤 0.57 公分 0.07 公分 0

施重

6 公斤 0.87 公分 (斷裂) 0.07 公分 (斷裂) 0 (斷裂)

施重

8 公斤 0.27 公分 (斷裂) 0.17 公分 (斷裂) 0.01 (斷裂)

施重

10 公斤 0.23 公分 (斷裂) 1.53 公分 (斷裂) 0.05 (斷裂)

表二十五 實驗竹筷搭建斜張橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

施重 1 公斤 0.23 公分 0.1 公分 0

施重 2 公斤 0.4 公分 0.1 公分 0

施重 4 公斤 0.97 公分 0.23 公分 0.01

施重 6 公斤 1.87 公分 0.4 公分 0.01

施重 N N N

8 公斤

施重

10 公斤 N N N

表二十六 實驗飛機木搭建樑橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異 跨距差異 形變率 照片

施重

1 公斤 0.2 公分 0 公分 0

施重

2 公斤 0.27 公分 0.03 公分 0

施重

4 公斤 0.47 公分 0.1 公分 0

施重

6 公斤 0.57 公分 0.03 公分 0

施重

8 公斤 0.83 公分 0 公分 0

施重

10 公斤 1.3 公分 0.05 公分 0

表二十七 實驗飛機木搭建達文西橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異

施重

1 公斤 0.37 公分 0.13 公分 0

施重

2 公斤 0.5 公分 0.23 公分 0.01

施重 4 公斤

施重

施重 8 公斤

施重

10 公斤 1.13 公分 1.97 公分 0.06

表二十八 實驗飛機木搭建斜張橋不同重量承載力，固定跨距、同材質、同結構

實驗向度 高度差異

施重

1 公斤 0.03 公分 0.03 公分 0

施重

2 公斤 0.07 公分 0.1 公分 0

施重

4 公斤 0.3 公分 0.07 公分 0

施重

6 公斤 0.63 公分 0.4 公分 0.01

施重

8 公斤 1.57 公分 0.43 公分 0.01

施重

10 公斤 1.27 公分 0.73 公分 0.02

(二)以不同材質搭建三種橋體的承載力折線圖總表，如下表二十九：

冰棒棍

樑橋的最大形變率

竹筷 斷裂

10 公斤時形變最高

達文西橋和梁橋數據資料相同

方形 飛機木

達文西橋形變最多

樑橋形變率最小

三、實驗三不同草皮植物在不同水量的吸水程度 (一)下表為不同植物在不同出水量的吸水程度分析總表，如表三十：

水量 不同草皮植物在不同水量的吸水率直條圖

6400ml /30s

台北草吸水率最高

7600ml /30s

常春藤吸水率最高

四、實驗四不同草皮植物的微氣候變化(包含溫溼度和不同風速記錄)： (一)下表三十一為溫度變化、濕度變化與不同風速的流失率折線圖總表分析：

實驗

項目

溫度

變化

微氣候實驗(包含溫濕度和不同風速分析圖)

溫度維持大約

度

當天溫度較低

濕度

變化

溫度維持變化相似

濕度維持相對高

表為不同風速植物流失重量記錄，記錄項目為實驗前總重量與受風後實驗總重量，以及重量比例改 變關係：

台北草

風速 2 公尺/秒

風速

風速

風速 2 公尺/秒

風速 3 公尺/秒

風速 4 公尺/秒

常春藤重量改變比例最多

不同

風速

台北草和苔癬有持續流 失，但常春藤則無

(一)實驗一發現：

1.單一材料的方形飛機木最穩固，就算承載10公斤，也沒有產生形變，而冰棒棍到承受4公 斤時就發生斷裂了，表示材質最脆弱。

2.竹筷雖然在承受10公斤的力時斷裂，但是由0.115(11.5%)的形變率可以得知，竹筷具有 韌性，受到超過6以上重物就會產生形變。

(二)實驗二發現：

1.冰棒棍搭建樑橋、達文西橋、斜張橋在10公斤時皆有崩塌現象發生。

2.冰棒棍搭建的達文西橋的形變最多，最高有到0.03(3%)；而斜張橋最少，最高只有到 0.02(2%)。

3.竹筷搭建的樑橋形變率沒有很大(最大0.02%)，並且平穩的上升，直到10公斤時才因受力 不平均而倒塌。

4.竹筷搭建的樑橋與達文西橋的形變趨勢相似，並且到8公斤時才有0.01(1%)的形變率，施 重10公斤時形變率有只有0.05(5%)。

5.竹筷搭建的斜張橋在6公斤時形變率只有0.01(1%)，但施重8公斤時因受力不平均而導致橋 體崩塌。

6.方形飛機木搭建樑橋就算施重10公斤也沒有產生形變。

7.方形飛機木搭建斜張橋在6公斤時只產生了0.01(1%)的形變，並且在10公斤時產生 0.02(2%)的形變。

8.方形飛機木搭建達文西橋在2公斤時只有0.01(1%)的形變率，而形變率隨著重量增加也上 升，施重10公斤時的形變率已高達0.06(6%)。

(三)實驗三發現：

1.以出水量6400ml/30s 進行實驗發現，台北草的吸水率非常高，高達0.24(24%)；而長春藤的吸水 率最低，僅有0.01(1%)；苔蘚的吸水率介於長春藤與台北草之間，吸水率為0.15(15%)。因此吸 水率最高為台北草；其次是苔蘚；而最低是長春藤。

2.以出水量7600ml/30s 進行實驗發現，長春藤的吸水率非常高，高達0.22(22%)；而苔蘚的吸水率 最低，僅有0.04%(4%)；台北草的吸水率吸水率為0.08(8%)；因此吸水率最高為長春藤；其次是 台北草；而最低是苔蘚。

(四)實驗四發現：

1.台北草、苔蘚、長春藤與無草皮初始溫度在20-26度不等，但經過照射25分鐘後，三種植

物和無草皮的溫度都將近在25-27度之間，發現沒有太大差異。

2.可能因為實驗長春藤那天溫度較低，所以初始溫度僅有20度。但照射一段時間後，發現長春 藤在溫度變化上有顯著的變化，表示常春藤植物能在相對的大氣中能維持一定室溫溫度。

3.台北草、苔蘚與無草皮從頭到尾濕度都在58-69度之間，但長春藤卻在86-94度之間，可能是 長春藤的蒸散作用較慢所導致；但也可能與測量日期當天溫度有關。

4.長春藤風速2m/s 到3m/s 的流失率顯著的上升(0.18(18%))，但到4m/s 的流失率卻是0(0%)， 有可能實驗太多次而導致流失率降低，但所屬風量只到微風等級如遇強風可能會有更多流 失。

5.苔蘚與長春藤到後面流失率都降低，或許是因為草根扎根較緊，重量也偏重，比較容易吹掉 的部分在一開始也都先吹走了，所以後期流失率下降。

6.長春藤在不同風速的流失率變化最大，而其次為苔蘚，流失率最小是台北草。

(一)單根材料最堅固的是方形飛機木可以耐重 10 公斤，其次是竹筷可耐重 6-8 公斤，而冰棒棍 最不堅固，只能耐重 4 公斤左右。

(二)整體來說，如果要搭冰棒棍橋體，樑橋是最好的選擇；而不同材質共搭建三種橋體，其中 用冰棒棍搭建的樑橋是最耐重，但還是不能承受超過 6 公斤以上；竹筷搭建的橋體形變率最 小；而最好的還是方形飛機木，以全部的材質比較橋體的形變率都最小，承載重量於 2-4 公

斤左右都幾乎沒有變形，以搭建生態橋環境模型的材料來說，使用方形飛機木建造並採用樑

橋形式，結構上相對穩定，承載力也較強。

(三)

在吸水量實驗中發現台北草和常春藤的吸水效果佳，在不同水量沖刷下有不同顯著結果、

表示植物耐吸水力高，能在短時間快速吸水，維持植物與土壤的穩定性。

(四)台北草，苔蘚、常春藤或無草皮，在日照照射下的濕度變化都差不多，但常春藤受到蒸散 作用影像濕度保持較佳，濕度維持較高，有顯著的濕度保持效果。

(五)台北草、苔癬和常春藤植物和無草皮實驗中，在日照照射下溫度變化都呈現在 25-26 度之 間，除了顯示高溫的日照溫度還是適合這些植物生長外，也發現常春藤雖受到當天初始溫 度影響偏低，而後 25 分鐘後也回升到 26 度左右。

(六)在不同風速實驗中，使用台北草流失率最小，其次是苔癬，常春藤流失率最高。

三、後續研究建議

(一)以樑橋來進行改建及結合,並找出最佳承載力的樑橋型態,從中也可以計算樑橋的不同長度 比例對樑橋受重時形變率的影響。

(二)增加植物多樣性來同時達到吸水、降溫、維持濕度、減少流失等,並讓動物會想去通行。

(三)使用溫室控制溫濕度,並同時觀察三種植物的溫濕度變化以及昆蟲棲息意願偵測進行觀察。

(四)使用其他偵測模組來觀察各種植物的作用是否影響生態橋的效能和保護條件,以及如何影響 周圍溫濕度。

四、研究心得

在這次的研究中我們研究主題歷經了 11 次以上的更改，因此器材也不斷的要重新準備，後來 又因為要考慮各種材質因此單根材料數量就變成了原本的三倍，又要不斷地進行切割，因為用手工 花的時間太多，因此我們後來去科技中心用機器切割。在微氣候的實驗中我們原本想透過 Arduino UNO 來進行溫濕度的測試，但後來因為溫濕度感測器和液晶螢幕的問題因此我們改用 7697 測試溫濕 度並將溫度、濕度以及時間傳送到 Google

試算表中，我們再透過試算表繪製圖表後進行分析，因此 我們在實驗四時是可以一個人同時做兩個實驗的，所以我們才能在短時間內做很多實驗。我認為這 次實驗中我不僅認識了各種橋樑和草皮，也認識了更多程式的編譯器。

參考資料

邱璿綾、林汶靜(2023)。「橋」見摩擦力-探討達文西橋不同結構之形抗結果。中華民國第 63 屆中 小學科學展覽會。

李劭洋、林弘軒(2019)。達文西橋。中華民國第 59 屆中小學科學展覽會。

潘佳佳、蘇羽柔、李常恩、謝育騰(2021)。塵土飛不飛-土磚對揚塵抑制之效力分析。中華民國第 61 屆中小學科學展覽會。

鄒芸甄、涂庭瑄、許譯心、邱柏鈞、劉心溥、莊喬安(2017)。砂飛土跳 雨水沖刷砂土之模擬實驗 研究。中華民國第 57 屆中小學科學展覽會。

編輯人：張乃文老師 協作人：鄭皓宇老師、羅婉心老師 作者群：林子捷、周冠甫、李承霖、 塗晏平、黃筱容、呂承翰、 黃彥清、黃胤維、許翊辰、 陳意涵、許皓雲。

出版日期：2025.06.30