全國中小學科展

第55屆--民國104年

智慧型電力醫生

人在日常生活中,無處不使用電,但卻忽略了像是電腦、電視…等電器待機時所消耗的微小電力,久而久之,浪費掉的就不只那一些微小電力了,也常因長期沒有拔除插頭導致電線過熱走火而傷亡。 根據統計,每年因電線走火而傷亡的人不在少數,因此想到可以做一個智能插座,幫助人類在用電上的便利及安全。

「衣」窺宅蟲-何處是「蛾」家

我們到處可見衣蛾蹤跡,透過校園內觀察或外出採集,了解衣蛾喜歡在陰暗、潮溼處繁衍聚集。研究衣蛾生長、生活環境、築巢環境,最後模擬不同環境,觀察衣蛾的活動情形,發現衣蛾懼光、怕冷、喜好潮溼、棉絮多為築巢環境。實驗證明牠築巢材料以沙石為主和喜愛布料棉絮,居家蛾幼蟲抓離筒巢會就地取材築筒巢保暖,牠更以地上的有機碎屑為食,如同清道夫。 本組意外發現,山區竹葉筒巢衣蛾、青苔筒巢衣蛾。山區與平地環境差異極大,縱使提供原生地的青苔與竹葉,仍無法再次築巢,此特殊生物習性,讓我們更懂得不應隨意補抓生物。有關衣蛾瞭解及文獻相當少,有鑑於此,無論衣蛾築巢環境、生活史、特殊的生物行為及防治,都是我們想深入研究的主題。

由數學逆推法解出彗星外形之可行性初探

本研究從小行星中心(MPC)網站取得彗星19P/Borrelly的觀測資料,利用天體光度曲線逆推(lightcurve inversion)為基礎的DAMIT程式繪製彗星的外形模型(Shape Models)。 若將繪製出的19P/Borrelly外形模型與深空一號(Deep Space 1)拍攝影像比較,發現彗星外形模型含有大面積的三角形,推測是星等變化受到彗髮的影響。由於67P/C-G與19P/Borrelly特性相似,本研究以67P/C-G為參考,對星等、距離及週期等因素進行人工篩選,以減少彗髮對彗星外形算繪的干擾。 本研究也同時探討彗星自轉方向,對繪製外形模型的影響。結果顯示,自轉軸指向的差異會導致反光面的變化,進而影響彗星的外形模型。

逼到牆邊一角—論虧格位置與長條的關係

本科展起源於2014年亞太數奧初試的題目,是關於在一個給定的方陣(正方形)中填入長條,求最後所剩的空格(稱之為虧格)。本作品主要討論平面上任一方陣填入長條是否會出現虧格,和其虧格位置的問題。當中我們先從一個想法切入解出原題目,但發現還有美中不足之處(預測出來的虧格未必實際可行),進而去探討方陣邊長和長條之間的關係。接著透過寫程式找到一個極為重要的猜想,最後在原本的想法上有了突破,因而順利解釋所謂美中不足之處。之後順便將長條延伸到小長方形,並給出一般化的公式。

小鼠不思議—刺激反應行為模式

用迷宮探討小鼠脫困、學習記憶、好奇冒險、同伴行為等反應,歸納刺激—反應行為模式,發現:一、小鼠感官敏銳,能分辨聲音、食物氣味及明暗差異;食物氣味與黑暗環境能誘惑小鼠脫困迷宮,聲音可驅趕小鼠,強光降低小鼠活動力。二、小鼠經1-2天學習訓練,成效就不錯了,但記憶力大都不超過3天,負增強學習成效優於正增強,所以捕鼠籠要常換位置,因鼠類很快就學會避開捕鼠籠了。三、小鼠冒險心低,迴避危險環境,透過新奇物品和食物可強化冒險心,好奇心高,對新奇物品具有探究特性。四、小鼠獨來獨往,不太會一起出迷宮,鼠性自利,但陷阱實驗,救食物也救同伴,具有道德觀,有時會躲在陷阱裡,減少櫃子、箱子等躲藏物,應可減少鼠類出沒。

來自光的你─光學幽浮現象之探討及應用

本研究主要為探討光學幽浮的可能成因,我們利用實驗搭配模擬的方式研究,共嘗試了兩個模擬方法與四代的實驗方法。首先模擬出空氣折射率變化層與材料折射率變化層的光線行進路徑模式,再利用實驗直接驗證在材料折射率變化層的結果是正確的,間接驗證在空氣折射率變化層的正確性,也就證明了空氣折射率變化層真的可能造成幽浮現象。其中材料折射率變化層未來有機會應用在光纖轉接頭、隱形斗篷等的設計與製作。

黃金超級電容

我們的研究,是以牛糞中豐富的HPO4-2吸附水中的重金屬離子。先透過自行設計之綠色分析技術,以簡易電池原理,分析水中Cu2+濃度,接著做出水中Cu2+與電壓、電流之檢量線。若將處理過後的牛糞置於水溶液中,便能有效地吸附Cu2+,為相當好的吸附劑,而且吸附率可達到99%以上。而牛糞吸附重金屬離子後,可以取出並製作成重金屬活性碳。分析重金屬牛糞之成分後,發現其已碳化成活性碳。活性碳又可做為超級電容的電極,且含重金屬離子的電極可以大幅的增加電容之電容量。在簡易電容測試中,以及鈕扣型電容實驗結果顯示:我們測出,牛糞吸附重金屬離子活性碳,在適當電解液下,具有相當高的電容量。

葉電「欖仁」包-「桃色」也來電

本實驗所參考的自然課程為三年級的「溶解」、四年級的「燈泡亮了」及五年級的「生活中的酸鹼」、「植物世界」,我們運用生活中唾手可得的材料,例如:銅片和鋅片,分別當做電池的正、負極,以檸檬汁、海鹽(電解液)和果凍粉(吸附物)混合,吸附以58%酒精萃取的小葉欖仁汁液,並配合葉綠素光照實驗,在實驗前用簡單的儀器對光源與色光進行分析。發現不同的光源與色光照射下,葉綠素電池產生電能的效果也會有差別,且符合葉綠素對紅、藍光吸收較強的特性,若是吸收紅、藍色光混合成的桃紅光照射,則會有更高的電功率產生,串聯三個我們製作的葉綠素電池,也能夠使小顆LED發光、液晶零件發光等。

探淵得「蛛」-台灣產微安蛛屬(安蛛科:蜘蛛目)之探究

本文記載台灣產安蛛科(Anapidae)微安蛛屬(Enielkenie)之未知種(Enielkenie sp.)。目前全世界的微安蛛屬記錄僅1屬1種,模式標本為原產高雄扇平之蟎微安蛛(Enielkenie acaroides Ono, 2006)。我們在新北市八里區利用柏氏漏斗對落葉層進行調查,發現未知種微安蛛,對雄雌標本進行描述、測量及繪圖。本種體型近似蟎微安蛛,但主要的差別為:腹部背面的筋點數目明顯多於蟎微安蛛、雄蛛觸肢腹面有一個向上突起,外雌器開口形狀,故本種可能為一未被描述的新種。人工飼養的情況下會結平面圓網,並在中央有一垂直絲,和Theridiosomatidae的網相似。

比較虎尾寮與夢時代的泥沙特質

我和爸爸從虎尾寮的工地採集泥砂後,針對泥砂的物理及化學性質做了許多實驗,和夢時代的泥砂性質做比較,希望找到它們的相同之處。 在虎尾寮採集的泥砂很細緻,粒徑多在0.149~0.037mm之間。其泥砂顆粒由下至上之顏色漸紅,可能富含鐵質。加稀鹽酸無反應,但加硝酸銀水溶液後會反應,這表示此地的泥砂不含化石但含鹽分。 而夢時代的泥砂較虎尾寮泥砂粗,粒徑多在0.177~0.149mm之間,也發現許多有孔蟲化石。它的泥砂顆粒顏色變化較沒規律,可能來自不同地方。加稀鹽酸與加硝酸銀水溶液後皆有反應這表示此地的泥砂含有化石和鹽分。 最後從實驗結果得知,虎尾寮工地和南紡夢時代工地泥砂的特色不盡同,但都是台南層的一部分,也就是說他們是有相關的!