全國中小學科展

第54屆--民國103年

寶貝計畫-鹽寮陸生寄居蟹身體形態與貝殼關係研究

本研究在探討鹽寮陸生寄居蟹生活環境、身體形態及與貝殼間的關係。 研究發現,這裡的寄居蟹喜歡住在溫度27~28度、濕度50%~80%的漂流木、植物下沙地。 約有2/3的寄居蟹貝殼過大、太小;實驗發現,如果有機會選擇,寄居蟹則有60%的機率會 選擇適合大小的貝殼。 在身體形態與貝殼關係方面,寄居蟹頭胸部較硬,能夠在貝殼進進出出。行動時,頭胸 部頂起貝殼,再運用第二、三對胸足帶動身體。此外,我們切開了貝殼,發現寄居蟹使用右 旋腹部牢牢捲住殼軸,並以第四、五對胸足頂住貝殼殼壁。是否為了分散寄居蟹移動過程的 衝撞力道,保護柔軟的腹部?值得後續研究加以證明! 最後,我們提出寶貝行動計畫,透過補殼與野放的行動,幫寄居蟹製作更多安全的家。

還以顏色-百年預彩工法

放眼看去台灣的建築結構外觀,大部分都是以磁磚、玻璃惟幕或者是油漆為主,因此外觀的色彩有限,為了擴大台灣建築色彩生活美學、想像空間與環境美化,創造在地建築人文景觀,運用不同色彩的搭配,使混凝土建築物外觀不再只是單調素材,令人覺得枯燥乏味,而是能與光線能量結合,使人耳目一新的色彩。對於無法使用水泥漆、磁磚或不易維護場所非常適合。本研究以建築傳統工法加以改良,水泥砂漿、混凝土中加入色料,使結構體色彩豐富,並探討後續抗壓、抗拉強度、耐久性、耐光、耐氣候潮濕變化……等問題,期許能節省人力、時間、降低成本,以提高工作效率,減短施工工期,如果建築物能夠多樣化、色彩更豐富,相信台灣的建築業會更加多彩多姿。

衝吧!震動向前的龍爪草

小時候爸爸設計一組遊戲,遊戲規則為讓龍爪草在橡皮筋上平穩且快速的前進,但是並非磨越大力龍爪草跑越快,我們發現應該是頻率主宰龍爪草的移動,因此想透過設計實驗模型進行研究。我們發現不同頻率下龍爪草在吸管中的運動速率不同,為了進一步瞭解龍爪草的運動情形,我們將頭髮黏在吸管上,並觀察吸管不同位置下頭髮的震動情形。此外在探討不同頻率下位置對速率關係時,發現在不同頻率下,吸管中皆有兩處的速率明顯較小,因此我們設計了保麗龍球的實驗來驗證。為了解倒刺角度、密度、長度是否影響速率,我們製作模型來探討並分析龍爪草運動的力圖,而分析結果與實驗是吻合的。最終我們希望將此行進模式運用在機器人的移動上。

冰與火的吶喊-2010年冰島艾雅法拉火山爆發對大氣對流層的影響

我們使用福爾摩沙衛星三號在冰島艾雅法拉火山2010年爆發期間(2010年3月5日~4月29日)測得的大氣資料,討論火山爆發對大氣對流層溫度變化的影響。初步獲得以下結論: 火山噴發能量大小與大氣層對流層頂降溫溫差成正比;火山噴發能量小,對流層溫度變化的影響多發生在低空處、火山噴發能量大,對大氣溫度影響高度偏高;以及火山噴發持續時間對溫度的影響也成正比關係。此外還討論了火山灰雲的分布影響溫度的變化情形:在迎風處火山灰雲聚集,其聚集處陽光被遮擋了,無法照射到地表,因此溫度較低。

「細」水長「留」-設計出好管理又有趣的花盆

室內植栽能美化環境淨化空氣品質,而土壤濕度是影響植物存活的主因,故了解溼度對植物生長的影響及如何讓植物在節省人、物力下,使用自動化吸水花盆將室內植物照顧好的研究是很有價值的。 為開發第一代吸水花盆設計五個實驗,發現吸水花盆能依植物所需供水,利於土壤保水性,使植物生長良好延長加水間隔天數,不需每天加水是方便又省水的好花盆,又因久不需加水易使人忘記,需製作有自動警示能力的吸水花盆。第二代及第三代吸水花盆雖克服電解水及線材過長訊號漸弱的問題;但又發現房間數多情形下,易忽略警示的問題。最後,研發出有趣的第四代吸水花盆,能依植物所需供水,並在缺水時自動發送E-mail,能幫助輕鬆管理家中盆栽植物讓生活更方便!

躍動~水中上升氣泡左右振盪之探討

因為喝汽水而引發的好奇心,開始了這次的實驗,我們為了觀察氣泡上升時左右振盪的變化而設計了氣泡保存器,可以在水中釋放不同直徑的氣泡,使實驗順利進行,經由實驗我們觀察到氣泡上升時左右振盪的振幅與氣泡的直徑有密切的關係,而氣泡在左右振盪時產生的形變,也是我們第一次留意到的獨特風景。

給我360~其餘免談

本研究目的在瞭解正四面體隨意剪開後的展開圖,為何能拼貼成平面鑲嵌圖形。我們發現圖形間組合的部位,要構成360度的圓周角,才能形成一個緊密、無空隙的平面填充圖形;如果立體圖形展開圖是正多邊形或凸四邊形,隨意剪開後的展開圖,拼貼後必能緊密、無空隙的鑲嵌成完整的平面填充圖形。正四面體剪開後的展開圖進行平移、旋轉後,不規則的展開圖能復原成正三角形和平行四邊形(凸四邊形)兩種符合鑲嵌原則的圖形,展開圖必能拼貼成平面鑲嵌圖形,展開圖間組合的部位及鑲嵌的方式都一樣,具有規律性;正六面體的展開圖不是凸四邊形或正多邊形,不符合鑲嵌原則,相鄰兩個面展開後產生的位移情形,及圖形周圍和裡面形成的角度為90、270度,導致剪開後的展開圖有許多變化,無法緊密的鑲嵌。

快氧加鞭-催生一對氧!

本研究以科學邏輯的實驗方法與數據分析,探討各種催化劑的催化效率﹑特性與活化能的關係,從催化劑的用量﹑溶液的酸鹼性及溫度分析,找出適用於低溫及室溫環境可以快速製造氧氣的催化劑;但是在快速製氧下所產生的臭氧是必須避免的,所以進一步研究發現,在0℃及未照光條件下最不易產生臭氧,於是我們找出在低溫與室溫環境適用的催化劑分別是二氧化鉛及碘化鉀,並搭配適當的酸鹼值溶液使用。至於二次催化效果方面,PbO2的催化速率明顯下降,但是仍比MnO2來的快,這些研究結果將可應用在作為氧氣急救包瓶設計上的良好催化劑之參考。

一筆畫圖形之最長路徑探討

給定一 m×n 點方陣或一 a×b×c 點方塊,若兩點間的距離為1,則定義此兩點相鄰。於方陣或方塊內,一筆畫出一個由相鄰兩點連接之線段所組成之圖形,且路徑不重複,使得經過之路徑長最大。路徑長最大的圖形可能有多種。本次研究的主題,是探討點方陣與點方塊的一筆畫圖形之最長路徑,以及探討特定狀況下,圖形完成最長路徑之走法數。

探討最佳條件培養單針藻產製生質能源併同吸附重金屬之研究

本研究以Monoraphidium sp.單針藻為試驗對象。首先利用畜牧廢水作為基質培養微藻,瞭解微藻移除廢水營養鹽之能力與生質潛勢,再利用不同光照週期培養,探討不同光照週期對微藻生長特性與生質潛勢之影響,最後利用微藻吸附重金屬,併找出微藻轉酯化後的再利用性。 試驗結果顯示,在不同濃度的畜牧廢水中,生質物濃度以100 %添加比例為最佳,併可有效利用畜牧廢水的氮磷營養鹽, TIN、TP移除率分別可達 97 %、 93 %以上。除了營養鹽,光照也是影響微藻生長之重點之一,微藻於不同光照週期中,以24 hr小時連續光照具有較高的生質物濃度與生質物產率(676 mg/L、87.14 mg/L.d)。綜合以上最佳條件進行Monoraphidium sp.單針藻的培養,再將藻粉用以吸附重金屬,達到去除水質重金屬汙染問題。