全國中小學科展

第53屆--民國102年

河流的污染與影響

本研究以PH儀、電導度計、數位式溫度計及電子天平等儀器量測不同河流(濁口溪、美濃河、荖濃溪)、河段(上、中、下游及出海口)之水質變化情形,及其對於不同金屬的氧化情形。研究可知,各水質PH值變化為 濁口溪<美濃河≒荖濃溪;從上游到下游電導度呈現增加的趨勢;各河流從上游流到下游溫度皆增加,一到出海口,電導度與溫度增加的幅度就大幅上升。各種金屬片以使用出海口的水質浸泡,其氧化幅度最大,不同金屬的氧化程度則為 鐵>鋅>銅>鋁。金屬浸泡於各種水質中,溶液的PH值皆上升,以鐵金屬的上升幅度最大;含鐵的溶液其電導度會隨著靜置時間而下降外,其餘皆上升;塗上防鏽漆可使金屬的氧化速率減緩,而通入空氣,使金屬的氧化速增快。

命中注定我「繞」你

本研究的主要目的是探討瓢蟲在空間中行走的軌跡是否存在著某些性質。我們定義瓢蟲分別繞y軸和z軸旋轉θ和 Φ,我們發現當旋轉次數n→∞ ,各收斂點P均位於球面S:(x-1/1-r2)2+y2+z2=(r/1-r2)2 上。接著我們探討當瓢蟲的仰角θ=cos-1r與-cos-1r時,不論轉向角Φ為幾度,瓢蟲分別收斂於固定點A(1, 0, r√1-r2/1-r2) 與B(1, 0, -r√1-r2/1-r2)。透過幾何證明,我們發現直線AB與y軸恰為球面S的配極直線。透過基底變換後,每個轉向點均位於一圓錐面x2+y2=a2(c-z/c)2 上,且繞行的原點O及轉向點Pn均位在一等角螺線G上,G:{x=artcostα y=artsintα(t∈R) z=c(1-rt) 。從高觀點來看,各轉向點是經過一個收縮的仿射變換而來,而收斂點 就是瓢蟲行走軌跡的點吸子(attractor)。最後,我們將軌跡呈現的圖形與自然現象連結。

翻滾吧!方塊~推方塊遊戲之探究

我們發現推方塊遊戲中,將方塊推到定點的方法有一字型、階梯型、階梯與ㄇ字複合型、9字型,歸納後可發先只需以ㄇ字型、二排法或兩者之複合就可達到想要的目標。要找到最佳的行走法時需考慮塗色方格行走的先後順序,選擇離起點所需的步數最少的塗色方格,若所需步數相同,則考慮下一步所需的步數,接下來都以所需步數較少的塗色格先走即可。因方塊的翻轉出六個面的圖形恰為正方體展開圖,所以此遊戲可利用正方體展開圖設計關卡。

光動-太陽能遊戲組受光之作動分析

利用太陽能益智組裝DIY來了解太陽能組合的效果,在白天的陽光下才能驅動馬達,無法受太陽光照射,只能用燈泡取代,使之作動,探討的目地在想要發現何時能增加受光率,何種距離才能使馬達轉動,求得最佳化的資料。

磁動力藥物應用於抗發炎治療之效益探討

橙皮苷元是天然的黃酮類化合物,具有抗發炎等多種功用。但直接使用無法確定其達到病灶位置,也無法預期藥物到病灶位置的濃度,因此本研究設計一複合磁性奈米粒子作為藥物導引材料,期能透過磁場導引到病灶位置,以達到抗發炎功用並減低其對其他非病灶位置的傷害。為使四氧化三鐵粒子接枝藥物橙皮苷元,及具備高生物相容性,利用葡萄聚醣(Dextran)和-COOH官能基做表面之修飾,再以細胞實驗檢測其生物相容性及其藥性。檢測結果證實此材料能保有磁性、藥性,以及生物相容性,並進行體外吸附模擬實驗,了解粒子在血管中吸附之情形。未來將進行發炎途徑探討,深入了解抗發炎之病程,期望能進一步使用此磁性奈米粒子治療如動脈粥狀硬化等相關發炎之疾病。

疏散星團赫羅圖

利用數位單眼相機拍攝多幅疏散星團M45影像,將影像扣除暗電流及平場修正後,使用軟體疊圖,匯出M45每顆星體的V星等及B星等,依此做出M45的赫羅圖後發現: 1.由天體攝影與影像處理的過程中,印證了恆星演化的理論 2.由影像處理程式中了解R、G、B色光與轉換V、B光度影像關係 3.透過M45星團V、B光度影像的H-R圖,可分析星團的分布與演化在操作與理解原理的過程中,不知不覺也開啟了我們對天文知識的理解,也終於體會到天文愛好者,為何會對天上的星星如此著迷了!

彈跳蟲的運動分析

彈跳蟲看似簡單的跳躍方式其實隱含了非常複雜的機制,本研究利用彈簧來模擬其跳躍運動,並藉由調整彈簧端點間距與離地時間差來進行分析,換言之,本研究希望以客觀的科學角度,探討存在於彈跳蟲跳躍運動的奧秘。由研究結果得知,在釋放一端後經四分之一周期後再釋放另一端可跳最遠。

可變電阻在角度、高度、面積、體積之測量與應用

首先利用3C常用之手機十字對焦原理,呈現待測物體之定位點,然後再轉動本科展之三維角度量測儀的齒輪模組裝置,將水平、傾斜、垂直三維角度藉由線性可變電阻的線性基本原理精確地量測出來,實驗結果顯示出此件作品,已可應用在生活上之已知與未知角度的量測,並且利用三角函數之關係達成面積、體積的計算。此儀器成功地控制在工程誤差5%以內,已達成生活應用面之最大實用價值,比美市售精密光學量測儀。

「棋」開得勝

在我們一次數學課程中,一題搶到最後棋子的人獲勝的題目,勾起了我們的好奇心,在這個看似公平的遊戲,裡面卻暗藏著許多的不公平,所以我們希望能看透箇中奧秘,觀察之間的關連,並進一步歸納是否有必勝的方法。

下坡減速安全駕駛

本研究作品是自行車下坡減速安全行駛,騎乘者在下坡時候,自行車能自動降慢速度,減少自行車的意外事故發生,控制系統要有兩個條件才會產生減速作用,假設只有一個條件成立,並不會產生減速。下坡減速條件為:1.車輛是在斜坡地面。2.下坡車速必須超過20公里。兩個條件成立後,控制系統會作用。經過單晶片的控制及條件的設定,車輛在下坡且速度超過20公里,系統自動啟動馬達偏心輪,拉煞車機構進行減速作用。自行車下坡時做減速的時並不會把車輪鎖死,確保自行車下坡行駛安全。本作品中在前輪裝置一組花鼓發電機,騎乘時由前輪花鼓發電機發電,對車上的電瓶進行充電再供應給自動煞車減速系統使用。最後再製作一組防過度充電系統,避免騎乘時對電瓶過度充電。