全國中小學科展

第54屆--民國103年

「原」音重現 -探討影響排灣族鼻笛發音現象之研究

透過實驗的探究,讓我們更了解快要消失的樂器 – 排灣族「鼻笛」,其中幾項結論包括,第一、初學者學習鼻笛要掌握笛子的角度在30度以內而且流速的控制是一件很重要的事情,相同的指法,不同的流速,所發出來的音會不相同,第二、研發學習鼻笛輔助工具「鼻套環」,解決鼻笛衛生的問題,並提高正確發音的成功率,第三、找到製作紙管鼻笛的黃金比例10 : 2 : 1 : 1。第四、發現紙管長度最短臨界值為49cm能製作六個音階的鼻笛,希望經由以上的研究,讓像我們一樣的都市小朋友都有機會推廣製作紙管鼻笛。

為什麼招潮蟹傾向於往牠的大螯方向移動

本研究使用光彈應力分析法(Two-dimensional photoelsatic stress analysis),來測量網紋招潮蟹(Uca acruata)步足的施力情形,並利用物理觀點來解釋為什麼招潮蟹傾向於往他的大螯方向移動的現象。

動畫卡的秘密-光柵圖卡原理的探究

得到動畫卡的時候,發現只要轉動卡片或移動上方條紋板時,卡片中的畫像竟然可以產生動作或是變化。我們開始進行研究,經過實驗後,我們瞭解了幾個現象: 一、圖像變化效果是由二種主要的裝置所構成,上方的裝置是由透明凹凸板或由條紋透明板所組成,產生一種光柵,使下方的底圖呈現出某一部份。 二、立體圖卡圖像變化的數量通常是三個,平面圖卡則可以是二個、三個、四個或以上。 三、底圖的設計在使用上有許多要注意的地方,例如條紋透明板透明效果的設定、多個底圖的合成以及位置計算。 四、我們可以用平面圖卡的設計來進行模擬立體圖卡,產生類似的效果。應用這個原理可以創造出許多特效,如印製密碼文字或閃動圖像以趕走鳥類或吸引眼光。

撥亂反正-探討正方形的切割與重組

本研究探討一個有趣的問題,「如何在一張正方形的紙上剪兩刀,並經過重組,最後再拼成一個內嵌正方形呢?」透過實作及分類,加以分析並歸納,找到形成此種內嵌正方形的必要及充分條件;同時也經由圖解法,說明原正方形之切割方式與內嵌正方形間的關係,進而透過切割圖推知重組圖,並能從重組後的內嵌正方形反推出原正方形的切割方式。

「沙」了鼻涕蟲-沙士與醣對鼻涕蟲交聯作用之研究

我們測試鼻涕蟲導電實驗,卻發現鼻涕蟲添加「加鹽沙士」會變軟黏!經過實驗得出下列結論: 1. 沙士鼻涕蟲變軟主因是糖水。「膠水添加單醣或雙醣溶液製作鼻涕蟲會變軟變黏」,命名為「軟黏效果」。主因是單醣(雙醣)代替膠水提供氫氧基與硼砂水的硼酸根離子結合。 2. 「和水結合會導致鼻涕蟲變軟不變黏」,命名為「稀膠狀態」!「膠水加水稀釋、長期泡水、加水加熱、糖水鼻涕蟲加少量水攪拌」都會產生稀膠狀態!主因是水讓膠水的氫氧基彼此距離變遠,但氫氧基數量不變。 3. 多醣加硼砂水加熱可取代膠水做成鼻涕蟲,主因是多醣為直鏈結構,加熱後分解出單醣(氫氧基),與硼酸根離子形成交聯作用。 4. 沙士鼻涕蟲可應用於吹泡泡、養鼻涕蟲、進行手繪電路。

腳踏車鏈輪傳動式充氣筒

本文研究腳踏車鏈輪式自動充氣筒是以反轉腳踏板藉由鏈條帶動鏈輪,再由鏈輪上曲柄滑塊機構產生壓縮空氣,灌進腳踏車的輪胎內,達到充氣之目的。 為了攜帶方便及拆裝容易,本充氣筒利用市面上偏心壓桿鎖緊原理設計一快拆機構;不用時拆下快拆裝置,放置於背包內,因為重量輕,不會造成負擔;需用時可在半分鐘內輕易快速安裝於腳踏車上,達到自行充氣的目的。此機構具環保、節能減碳之功能,其機械利益>1,為省力費時之機構,於打氣時,可悠哉的慢慢操作,符合目前自行車休閒娛樂之功能。 本次設計完全不需修改腳踏車的結構,亦不需拆裝腳踏車任何零件,僅在原腳踏車的後叉柱上安裝此充氣筒即可,本研究裝配零件少且拆裝更容易為最大特點。

“癌”究-小花蔓澤蘭

外來入侵種小花蔓澤蘭繁殖速度太快,使台灣本土生態系受到破壞。我們實驗發現,小花蔓澤蘭(葉和根莖)具有清除DPPH自由基能力及保護自由基誘發劑AAPH誘導紅血球溶血。小花蔓澤蘭葉和根莖總多酚含量可達51.6及20.9 mg/g,推測其所含多酚化合物可能是抗氧化活性的來源。抗癌研究發現,小花蔓澤蘭葉和根莖會誘導人類急性骨髓血癌細胞(HL-60)細胞毒性,其IC50 (抑制50%細胞存活率濃度)分別為150及350 μg/mL; 顯微鏡觀察下,血癌細胞有減少和皺縮現象。西方墨點法發現,小花蔓澤蘭葉和根莖可使血癌細胞Caspase-3蛋白增加、Bcl-2蛋白減少、Bax蛋白增加及PARP蛋白裂解,可能具誘發血癌細胞凋亡(Apoptosis)的能力。總結,小花蔓澤蘭具抗氧化及抗血癌功效,可開發成為預防自由基疾病及抗血癌的保健食品。

防風雨傘

在強風中使用雨傘,很容易因風壓造成雨傘翻覆損毀,本創作之目的為研發一種新型的雨傘來改善這個問題,我們在雨傘上裝一些導流板形成氣動面,讓風壓的作用力有其他方向的分向量,藉以降低損毀雨傘的作用力,另外雨傘旋轉所產生的角動量,會形成陀螺效應,使雨傘具有水平穩定的慣性,讓傘面不易翻轉,我們也製作了新型的雨傘的樣品與傳統雨傘相比較,大約可提升28%的抗風能力,可使雨傘在風中更穩定也更安全。

藻就知道-水體電擊與藻類移動關係之探討

我們在生物專題課,進行水生生物觀察,通入電流後,發現在電擊板上有稠狀物,置於於顯微鏡下觀察,主要是由微囊藻所組成。銅綠微囊藻 (Microcystis aeruginosa) 及綠球藻 (Chlorella vulgaris-KP) 為台灣淡水水域常見的藻體,一般水質淨化的方式是以加入氯離子殺菌、活性碳吸附及臭氧降解法,存在許多風險與無法解決的問題。因此,我們希望藉由物理方法吸附水中過度增質的藻體。本實驗利用細胞膜上電位差的原理,以自行設計製作電擊裝置,對少量的藻體進行電擊,發現它們明顯吸附於電擊板正極處。進一步製作淡水養殖模型,取樣校園嚴重優養化的水體,持續五天電擊,卡爾森優養化指數 (CTIS) 由99.8降至47.0,水體的總磷量降低、葉綠素a含量下降、透明度上升,證明水體電擊能有效淨化水質並降低優養化。

『藻』到bling~bling的養豬廢水

本研究是為了處理養豬廢水的污染,尤其是氮、磷。而台灣養豬業放流水含有高濃度之氮與磷,直接排放將對環境水體造成衝擊。若能運用藻類生長,同時處理廢水,則可提高藻類價值。我們選用擬球藻來解決養豬廢水的污染。 由實驗發現,處理養豬廢水最佳條件:在75%養豬廢水中添加25%自來水並調整溶液PH值為弱鹼性的環境(PH:10〜11),生長狀態最好且持久性佳。養豬廢水中含擬球藻時,不僅可大量消耗廢水中的二氧化碳,並可抑制氮、磷含量。此結果不僅可減少溫室氣體(CO2),落實捕碳的運動,還可以降低養豬廢水中氮、磷的排放。 目前養豬場廢水三段式處理設備,費用偏高,且效能不佳(三段式)。但以擬球藻處理來取代後二段,費用較低,且效能佳(二段式)。故以擬球藻處理養豬廢水,為最佳選擇。