全國中小學科展

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第54屆--民國103年

鋼錳現形-使用電解法檢驗不鏽鋼含錳之研究

本研究透過電解含有硫酸根溶液的實驗,瞭解生活中以不鏽鋼為材料製造的產品,是否含錳過量的情形,並且藉由實驗改善調整檢驗之精確性與方便性。 實驗目的著重於簡易性和安全性,從不鏽鋼的相關文獻開始,分為十二個部分,經由實驗操作觀察,發現含有硫酸根的溶液,在不鏽鋼中電解後和錳離子反應成桃紅色的硫酸錳,最後選擇9V的電壓及5%的硫酸鉀溶液為合適的檢驗工具;進而設計檢驗的試紙,ok繃為合適的材質,經由實驗的設計,電解時加1毫升的水於檢驗試紙中,即可檢測不鏽鋼含錳情形。 最後實際測試不鏽鋼產品,檢測實驗的可靠性,從SGS的檢驗報告和研究的實驗結果進行核對,發現確實可以使用此實驗方法檢驗不鏽鋼產品含錳量是否過高。

蟹蟹大胃王-雙扇股窗蟹的動態變化與覓食行為研究

本研究在探討雙扇股窗蟹的動態變化與覓食行為,研究地點為挖仔尾自然保留區,時間從2013年4月至2014年6月,共進行15個月。主要觀察土質、月份、氣溫、分布區域、潮汐對於雙扇股窗蟹的蟹洞數量、公母蟹比、抱卵、覓食行為的影響。其次為觀察雙扇股窗蟹覓食行為的特殊性與其他蟹類的比較。研究結果:氣溫對於雙扇股窗蟹的動態變化影響最大,月份不同對公母蟹數量、母蟹抱卵數量的動態變化影響最大,不同區域差異因素取決於潮間帶的穩定性,土質對於雙扇股窗蟹的動態變化影響為長期因素,潮汐大小對於雙股扇窗蟹的動態變化則為短暫因素。雙扇股窗蟹覓食系統、擬糞堆積、擬糞丟棄、覓食路徑與其他蟹類差異很大,是沙地上的「大胃王」。

來自地下的「你」-台灣鼴鼠的生態行為研究

台灣鼴鼠(Mogera insularis insularis)為食蟲目鼴鼠科的台灣特有亞種哺乳類,以蚯蚓為主食,海拔2000公尺以下的山地、農田、沙洲都可發現牠的蹤跡。我們的研究主要對於台灣鼴鼠的生態行為進行研究,調查發現鼴鼠多在樹林邊緣、草皮及垂直的邊坡上活動,隧道在樹根或石頭等遮蔽物旁通常較密集,其隧道深度約2.5~8.5公分,隧道直徑為2.7~5.5公分,土丘高度則為約5.2~6.0公分。依據土壤中蚯蚓的密度、及蚯蚓的補充率,保守估計一隻鼴鼠生存所需的土地面積大約為23平方公尺。此外,我們利用攝影器材記錄了野生鼴鼠在地下的活動情形,並在隧道內記錄到11種無脊椎動物。透過地表隧道的標記和土壤硬度測量我們發現,在雨天時鼴鼠的活動較晴天時頻繁,推測和土壤較為鬆軟及蚯蚓活動有關。

「絲」相授「綬」-探討綬草與絲核菌共生的秘密

在校園中採集綬草(Spiranthes sinensis),發現綬草喜生長在陽光充足且潮濕的土壤上,密度達66株/平方公尺。綬草在每年4-5月開粉色花,花序逆時針旋轉、順時針旋轉、無旋轉各占51%、31%、18%。綬草種子在沒有絲核菌(Rhizoctonia sp.)的糖水中無法萌芽,且植株的根、葉會呈現生長停滯狀態;含有絲核菌的土質則對綬草的根、葉皆有促進生長的效果,40天的平均變化量分別為0.42cm及2.06cm。真菌菌絲可穿過綬草根部表皮、皮層,在皮層細胞質內形成黃褐色菌絲團並有菌絲互相連結。經實驗培養綬草根部發現真菌種類有:絲核菌屬、鏈格孢菌屬、彎孢菌屬、鐮孢菌屬、麴黴屬。並由根部組織進行DNA萃取,進行PCR複製並比對基因序列,證實在根部組織的共生真菌為絲核菌。綬草可利用根、莖進行無性生殖,且以莖為最佳,葉子無法進行無性生殖。

透視卡布列克怪數

若一個數字能從中間(偏前或後)的斷開兩個數,求其和再平方即為原數,稱卡布列克怪數,形如88209=(88+209)2、2025=(20+25)2。 我們選擇了拆末m位去列出一元二次方程式,分析公式解的數值關係。利用整除的概念去找同餘數,發現餘數的對稱性及單一性。 最後我們得到了拆末m位卡布列克怪數的所有個數與99…9 (m個)相異質因數的排列組合個數相同,而這些數皆為質因數任意組合後的倍數。 過程中,我們找到一份2005年第四屆旺宏科學金牌獎的資料,將我們的算法套用在她所提出的雷霆數,發現除了能簡化原作的計算技巧外,更和卡布列克怪數有相同的結論。 接著我們也去試平方和再現數,也是同樣。而這些特殊的結論,讓我們對這些經由不同方式回到自己的再現數更加充滿了興趣。

“豆”志昂揚~探討豆芽甜、脆因素及銀芽得來速方法

豆芽的生長週期短、營養價值高、不受天災影響,很適合成為現代人的桌上佳餚。市場的豆芽很便宜,但是餐廳的銀芽很昂貴,豆芽達人說:豆芽人人會種,但是有機的好豆芽卻是一門大學問,餐廳廚師說:銀芽只能慢慢摘,貴在費時的功夫上。豆芽和銀芽充滿秘密,所以我們決定做研究:一、市售豆芽的甜、脆度;二、探討豆芽生長的變化;三、影響豆芽甜、脆度的因素;四、研究製作“豆芽溫箱”;五、研究快速取得銀芽的方法和器材。研究得知:一、選豆是種出好豆芽的第一步;二、環境溫度、注水溫度和光照狀態會影響豆芽的甜度;三、環境溫度、注水溫度、加壓重量和浸泡時間會影響豆芽的脆度;四、自製的“超級讚豆營”可以得到香甜、爽脆、得來速的銀芽。

紅外線滑動式開關

假如您的手碰觸到眼睛看不到的細菌,您會知道嗎?而您又能記得常常去洗手嗎?現有的電燈開關,都是接觸式的,在許多公共場合,往往因為碰觸的人多,造成細菌附著,成為病菌的溫床,因此,本組想要改進現有的開關成為非接觸式,如此就可以避免感染到細菌。 本組所設計的作品,是利用紅外線感測,只要手勢向上或向下滑動,即可達到開關的目的,如此非接觸式開關,能降低細菌的接觸。此外,除了開啟與關閉外,也能依據不同的手勢,具有開啟多盞電燈及定時關閉等功能,而為了預防紅外線感測故障,本組也還是裝有一般的開關,仍可使用觸碰式開關。

智能教室

由於全球溫室效應的問題及能源耗竭的危機,促使環保節能意識的覺醒。在學校時常聽到老師百般叮嚀,離開教室時,要確實將門窗、電器設備關閉,但偶爾還是會有遺漏;也常在新聞報導中聽聞,有關地震災害問題,以及市面上尚未發現有PLC及HMI監控系統應用於學校教室,因此本文為了改善教室用電及防災的問題,對此設計出一套教室監控系統。 本文結合了PLC及HMI,並搭配工業配線及電子電路,製作出一套智慧型教室監控系統;並實現地震防災應變、規劃課表排程、負載使用之歷程記錄、自動換氣及燈光節約裝置、使用者權限管理等六大功能。經由實驗結果顯示,本文所設計之系統,可大幅改善教室安全及用電問題,達到節約能源及防災之功效。

「真鮮」還是「假鮮」-蔬果50°C水洗保鮮的真相

本研究在探討蔬果50℃水洗後冷藏5~7℃,能否達到延長保鮮的效果。透過芒果「溫湯處理」文獻探討【1】,嘗試不同溫度、冷藏天數進行蔬菜保鮮的研究。結果發現紅莧菜、芹菜、苦瓜、敏豆經過水洗50 ℃ /2min後放入冰箱,真的可以保存一週以上,比不水洗及25℃水洗有更漂亮的外觀。但是菠菜、萵苣等葉子較大較脆弱的蔬菜,50℃水洗反而會傷到葉子的表面。市售與自種的豆芽菜經水洗結果有很大的差異,市售豆芽菜50℃水洗較好,自種豆芽菜則是25℃水洗較佳。至於小番茄50℃水洗很容易破裂,最好是要吃才洗比較恰當。對於蔬果保鮮,研究證明適當水洗確實具有顯著功效,再參照老祖母把青菜包了報紙貯放的智慧,也發現保持蔬果的完整及避免水分散失,都是保鮮的重要關鍵。

纜纜升起 震震有辭-地震與纜車的邂逅

本研究主要探討纜車在地震時的晃動情形,並嘗試設計抗震裝置。研究結果如下:一、纜車車廂重量較輕者,位置越近塔柱晃動時間越短,但是晃動幅度較大;重量較重者,位置越靠近塔柱晃動時間越長,晃動幅度較小。二、纜車個數越多時,從晃動開始到結束時晃動時間有縮短趨勢。三、纜繩上揚角度須維持適當,以減少纜車於地震時晃動時間。四、塔柱高度過高或過矮,晃動時間較長。五、纜車重量不同,在水平震動和垂直震動時,晃動時間皆有峰值出現。六、抗震設計的部分目前認為於纜車加裝吸震彈簧是較為可行的方案,也是未來值得我們繼續研究的部分。