全國中小學科展

第55屆--民國104年

深深地被調理棒所吸引

無意間發現調理棒可以吸起整個水杯的奇妙現象,便開始改裝調理棒進行實驗,將底部支架改變成各種不同的型式進行研究探討,此外,我們利用連通管原理和波以耳定律自製的一個流體壓力觀測器,來觀測水轉動時,水杯內不同位置的壓力變化情形。結果發現,調理棒可以吸住整個水杯的原理,是因為底部支架像是一個動態式的吸盤,當馬達葉片高速轉動時,會使得底部支架裡的壓力變得小於一大氣壓,而使得底部支架和杯底相互緊抵著。當手拿起調理棒時,整個水杯也同時被吸住而被拉起來。這個研究有兩個重要的應用:一是可以用來設計成水中的起重機,二是利用自製流體壓力觀測器來測量不同流速流體的壓力,可作為發展白努利原理定量化的教材。

智慧開關-以水量變化操作槓桿擺動之應用

本研究是製作一部環保、全自動運轉與依照天氣變化可開啟或關閉的澆水開關。 研究從如何把主開關與槓桿結合在一起,使得擺動槓桿就能帶動主開關一起動作;接著研究槓桿左邊該掛上多少的重量,才能夠確實讓主開關開啟,讓水經由主開關流出,分成左右兩邊,左邊是主要應用的出水口,右邊是控制用的,它會把水引到槓桿右端的裝水容器中,使槓桿右端的重量大於左端而讓主開關關閉,水停止流出;接著再研究右端裝水容器中的水,如何減少而使重量變輕小於槓桿的左端,讓主開關自動開啟,繼續下一個循環讓水流出來。 研究發現介質虹吸原理,能夠控制主開關在晴天、陰天、雨天不同天氣,以不同的時間啟動主開關,完成一部具有智慧澆水的自動裝置。

「沫沫」無「蚊」-環保液體噴射滅蚊

在外掃區打掃時,常常會被蚊子叮咬,噴了防蚊液蚊子還是會靠近,噴殺蟲劑又擔心會危害環境,所以想找出生活中易取得且環保的溶液來滅蚊,並將溶液裝在小噴瓶中,如此便可隨身攜帶。外掃區的蚊子大部分都是白線斑蚊,我們取得蟲卵後,就開始進行飼養。本研究主要探討哪些溶液具有較好的滅蚊效果;首先在錐形瓶中噴射,再用中型容器做效果測試,最後在蚊帳裡做實際測試。由實驗結果得知:香茅油、1:5的沙拉脫水、1:150肥皂水及75%酒精在錐形瓶中的平均噴射次數為1~1.3次、中型容器裡1~1.3次、蚊帳中1~3.3次就能使蚊子喪失飛行能力或死亡。蚊帳中又以1:5沙拉脫水及香茅油的滅蚊效果最好。下次去外掃區打掃時,就可以用這些環保滅蚊液來滅蚊了。

環保潔淨的扶持-免外接電源手扶梯紫外線UV-C滅菌機

本研究利用能量轉換定律、簡易機械單元、輪軸與齒輪、法拉第電磁感應定律、光滅菌應用,結合生活、資訊、運用科學、符合環保、經濟效益,針對大眾輸送,日常所使用的手扶梯,能更環保、更綠能、減少人力、提升安全、保障使用者安全,我們創作了「免外接電源手扶梯紫外線滅菌機」。 對傳統手扶梯扶手帶清潔方式及扶手帶可能在反覆運轉使用時成為傳染媒介做實務了解。從第一代原型機到第二代結合除汙、清潔的刮片及滾輪,符合定期保養原則,至第三代的構造改良及增加清潔滾輪,符合環保、衛生、潔淨、安全等效益外,並且申請了國內外新型及發明雙項專利,希望我們的創作能為世界環保更盡一份心力。

魚與熊不可兼得?!

本研究找出三大主要定理討論拼圖遊戲中板塊形狀與圖形的排列數: 一、 定理一:完整矩形空白板塊排列數﹝(模組類型)2-點對稱模組﹞÷2+點對稱模組。 二、 定理二:當有A、B兩種不同形狀板塊,A板塊有m個、B板塊有n個,計算兩板塊圖形總排列算式=(m! × 2可旋轉個數)× (n! × 2可旋轉個數)。 三、 定理三:可從三大限制條件→點對稱圖形、2I並列、bf之5P,觀察(m! × 2可旋轉個數)× (n! × 2可旋轉個數)在計算板塊圖形排列數是否重複計數。 四、 目前努力全盤掌握拼圖遊戲中只有一組解的命題方式,但當我們改變遊戲條件,如板塊形狀的改變或調整圖形的數目比例,卻能突破只有一組解答的命題限制,同時提升板塊圖形排列的總數。

石破天驚要「住益」~海岸山脈北段岩石特性之探討與應用

本研究期望能找出花蓮海岸山脈北段地區,可以取代矽藻土的岩石材料。首先,我們選擇海岸山脈北段主要溪流出海口進行岩石認識,並帶回實驗室進行觀察描繪及密度分析,藉以認識岩石的種類及特性。接著,我們進行岩層考察,瞭解不同岩層的種類與特徵。最後,我們從密度適中的火成岩類(具有氣孔)與沉積岩類(多孔隙)中,挑選出安山岩、凝灰岩、砂岩以及和矽藻土(生物沉積物)類似性質的珊瑚礁做為實驗的樣本。 研究發現:凝灰岩的除濕能力優於矽藻土,珊瑚礁、凝灰岩、砂岩的抗升溫能力等同於矽藻土,砂岩的降溫能力優於矽藻土,而安山岩的保溫能力等同於矽藻土。在不同的室內條件下,這些岩樣可以進行適性應用,為我們打造出健康節能的生活環境。

傾 聽「狗」語!

依據農委會103年度寵物數量調查,台灣家犬飼養數量已達120萬餘隻,在寵物相關產品的市場規模相當可觀,初估臺灣每年約有新臺幣200億元以上的產值。 我們的研究主題,就是以Audacity音樂編輯軟體,分析狗叫聲的差異,進一步了解狗的語言、情緒和需求。我們發現:狗的叫聲其實有很大的不同,當狗在警戒防衛的情境下,會出現低吼的叫聲,頻率大約在120Hz~600Hz之間;狗在飢餓的情境下,叫聲頻率大約在1330Hz~1440Hz左右;當主人要離棄牠的時候,叫聲的頻率淒烈高亢,大約在1650Hz以上;狗和狗之間對主人也會爭寵,叫聲頻率大約在627Hz。 善待寵物是友善城市的一項特徵。也希望這項分析方法,可以發展成為善待寵物的好幫手。

老天爺也愛「戳戳樂」?-瑞里蝙蝠洞的地質調查研究

瑞里燕子崖、蝙蝠洞擁有豐富的地質景觀,附近皆為沉積岩地形,可由我們在此發現的生痕化石「砂棒」來證明。兩處的地形皆為水平的地層,表示從形成到現在沒有出現太大的地層變動。蝙蝠洞的地層在燕子崖上方,所以較年輕,但蝙蝠洞的凹洞比燕子崖較大,是因為先露出水面受到差異侵蝕的結果,與野柳的蜂窩岩和風化窗類似。我們在蝙蝠洞的岩石上發現有些白色的粉末附著於此,經由實驗證明這些白色粉末為硫酸鹽類。因河流曲道流水速度較慢及崩塌的影響,蝙蝠洞與燕子崖在粗紙坑溪對岸的地層,沒有辦法產生風化窗,因此我們更要好好愛惜此珍貴的地形地貌。

「鈣」有「旋」機

本研究探討酒石酸與鈣離子反應在不同環境下造成溶液旋光度改變的情形。首先,我們先利用雷射光、玻璃偏光片、電路板、顯示器(顯示電壓)製作簡易旋光儀器,經測定後能呈現線性關係,證明本儀器的可行性。為了避免沉澱物干擾自製旋光儀的測量,我們採用極微量濃度進行反應。在極微量濃度下,不具旋光性的微粒晶核不會造成溶液旋光值改變,而酒石酸鈣微粒晶核形成時,則會造成溶液旋光值變化。形成酒石酸鈣晶核的過程中,不同條件下會產生(+)旋光性及(-)旋光性的情形。在雷射筆照射下產生廷得耳效應,顯示晶核形成前期應屬於奈米顆粒。最後,我們在反應過程中,利用硫酸鈉移去鈣離子後,能得到一個穩定不變(-)旋光性的溶液。

「螺」生「們」─水池生態系中石田螺(Sinataia quadrata quadrata)與福壽螺(Pomacea canaliculata)及環境間交互影響之研究

本研究探討石田螺、福壽螺與水池溼地三者間交互作用對環境及族群數量之影響。結果發現野外水池環境中兩種螺族群單獨存在時,石田螺死亡率(80%)遠高於福壽螺(45.8%)。共存時則相反,石田螺的活動力受福壽螺影響明顯下降,被鳥類發現的機率降低,死亡率亦大幅降低(25%);共存亦使石田螺被附著次數大幅增加,促使其生殖潛能升高,族群總數亦較福壽螺為高。 兩種螺對水質影響截然不同,福壽螺會大量啃食水生植物,使浮游藻類數量遽增,水質惡化;石田螺具有快速取食浮游藻類的能力,故能讓水質清澈。當水質惡化時,石田螺的存活及生殖能力則驟降。 石田螺未來應可嘗試推廣養殖於水族箱中,以取代外來種琵琶鼠魚的功能,減輕其對水池溪流生態的危害。