全國中小學科展

第55屆--民國104年

「真」「震」破瓶術

無意間看到許多空手破玻璃瓶的影片,感到很神奇,便進行了一系列的實驗探究。首先,想辦法克服了用空手就可以順利將玻璃瓶擊破的方式,再來便設計實驗來找出破瓶的原理,特別的是,我們自製了一個壓力變化觀測器,可以用來觀測瓶內液體所受壓力的變化。最後,真正破瓶的奇妙原理被我們找出來了,主要可分成兩個部分:一是利用力的慣性作用,使得水與瓶底發生瞬間分離,因而產生了真空泡。二是利用真空泡的壓力幾乎等於零,使得周圍的水瞬間往真空泡收縮而產生震動,因而震裂了瓶底。這個發現也破除了一些人認為這個實驗會造成危險的疑慮,因為真正破瓶的原因,是由於水瞬間收縮而震裂瓶底,而不是會讓玻璃瓶爆裂碎片四飛造成危險。

綠屋頂實現室內舒適溫度之研究

本研究為透過各種植物的生長特性搭配不同生長介質,搭建一綠屋頂模組,觀察其室內外溫度變化,找尋最佳的綠屋頂組合,自製遠端監控以及精緻化滴灌系統以期在使用最少水分的情況下,使我們的建築物內部溫度能夠保持舒適溫度(24.2℃~28.6℃),如此一來,不但能夠讓我們的生活更舒適,也能不使用冷氣機降溫,達到節能減碳的效果。

自動轉動遮陽百葉窗

裝百葉窗的主要目的在遮陽,可是我們常看到的情況是:葉片開著讓陽光直接照進室內,又熱又刺眼;或是幾乎全關,室內昏暗大白天也一定要開燈,空氣又不太流通。 我們設計的自動轉動遮陽百葉窗就沒有以上的問題。我們利用Arduino系統來控制百葉窗的葉片轉動,讓葉片能隨著太陽移動的角度跟著轉動以遮住陽光,不讓陽光直接照進室內,但又不會完全阻隔自然光,室內仍然明亮,不必非要開燈不可。為了方便使用的人如果想要看窗外景物,或是不想讓外面的人看到室內情況,我們也提供了手動操作的功能,利用紅外線遙控,可以切換手動/自動開關來改變操作模式。

嚴肅甜心

「SET ! 你收集到幾組SET?」 本研究透過桌遊SET牌的研究,利用數學窮舉法和數學計算,探討SET牌桌遊遊戲中的奧祕。研究結果如下:一、SET牌由81張不同的牌所組成;二、至少發21張牌,一定會出現SET;三、利用我們找出的「關鍵密碼」,可以輕易將81張SET牌,拆解成27組SET;四、一副81張的SET牌,可以湊出1080組不同的SET。根據SET牌的四個屬性(顏色、數量、填充、形狀),每個屬性代表一個空間,我們將其想像成散布的四度空間的81個點,這81個點,每三個點連成一線,即是一組SET。81個SET點交織出1080條美麗的線段,即是屬於SET牌的數學美麗形體

油有點顏色

找沒用過的指示劑試測沒檢測過的東西。從教室取得氨水和一點點的鹽酸,一滴滴稀釋一次次測廣用試紙的色樣,調出pH 0-14的標準水溶液的配方。建立每日檢測穩定模式,獲校園內年度最佳新指示劑,豔紫荊、紅鳳仙花、繁星花。拍試管內色樣製成秋冬酸鹼色階表。進而參考第46屆全國中小學科學展覽作品,改良不晾乾試紙,應用新發現濕試紙的靈敏性,改雙頭棉棒成濕試棒,用於檢測器材的變因,縮短實驗時間,突破「花青素並不是水溶性」《蔡尚恬、蔡振章 (民93.09) 楓葉變紅了--- 天然色素的顏色化學 科學發展,頁56》藉由濕試紙和劃開後的護貝膠片2*4cm,加持花青素與油脂反應的可能性,我們發現等水光、油光稍退判讀試紙,實驗加熱、炸油在指示紙上顏色有酸性反應。

「三」不轉「六」轉,「六」不轉機器人轉---從正多邊形翻轉問題到機器人掃樓梯

為了可以設計能打掃樓梯的掃地機,我們需探討正n邊形在階梯上的翻轉,因此我們從試作小正三角形在大正四邊形外圍的翻轉,畫出質心之翻轉軌跡並算出弧長與面積;接著我們擴展到小正n邊形在大正k邊形的翻轉,在千變萬化的軌跡中,找到弧長、面積的通式。同時,我們也探討:當由大正k邊形翻轉小正n邊形的弧長軌跡,並計算出回到原出發點的最小圈數,並發現其規律。最後在應用方面,我們依此發展到小正n邊形及圓形在階梯上的翻轉,並改變階梯之夾角推導出其通式,可應用在機器人掃地機打掃樓梯。

寸草不生_植物相生相剋作用之探討

本實驗旨在研究如何利用植物間的相生相剋作用達到防治雜草的目的,並藉由多種假設與實驗,探討在何種處理之下,能夠對於大花咸豐草種子發芽有最佳的抑制效果。主要研究結果顯示為:各種實驗植物中,以烘乾72小時之黑板樹葉片萃取液對大花咸豐草發芽的抑制效果最佳,且當用蒸餾水萃取植物萃取植物之處理方式有利於抑制物質的析出(例如:浸泡較久時間),則對抑制發芽之效果有正面的影響,在野地實驗方面,我們初步發現黑板樹萃取液對於大花咸豐草種子的抑制效果是特別顯著的,且不論是對於大花咸豐草種子發芽或植株生長皆具有負面的影響。往後持續研究的方向,主要著重於在不同環境的野地進行測試,以進一步確定此方法的可行性。

幾丁聚醣對鮭魚生魚片抑菌之研究

鮭魚生魚片是許多消費者的最愛,但往往含菌量高而易引起食物中毒。閱讀研究報告得知,幾丁聚醣無毒可食用且具有抑菌效果,故本研究目的係探討如何應用幾丁聚醣於生魚片之抑菌。本研究共計進行六次實驗,獲致如下結論: 1.幾丁聚醣與幾丁寡醣於濃度0.01%以上對生魚片即具有抑菌效果。 2.去乙醯度96.7%之幾丁聚醣溶液與去乙醯度85.3%之幾丁聚醣溶液對生魚片皆有抑菌效果,但差異不顯著。 3.物性差異方面,以彈性、耐嚼性、硬度及內聚力順位比較,以DDA96.7之高分子量幾丁聚醣(濃度0.01%)最佳,低分子量幾丁聚醣(濃度0.01%)次之。 4.色澤差異方面,除醋酸偏白色,其他無差異。 5.成本方面,以1000公斤之生魚片,所需幾丁聚醣或幾丁寡醣溶液成本皆在新台幣11元以下。

「透」得快又多,真正「補」得「注」

我們以「大潮州人工湖」為起點,探討地層透水性的相關問題。實驗的地層分為「分層堆疊」和「混合堆疊」,地層組成物質泥、沙、石的比例有「1:1:1」、「1:1:2」、「1:2:3」、「2:1:1」、「3:2:1」5 種,實驗結果顯示「分層堆疊」是以泥、沙、石比例為「1:2:3」的透水速率最快、透水量最多;「混合堆疊」則是比例為「1:1:2」和「1:2:3」的透水速率最快,透水量也非常多,這和「大潮州人工湖」的選址想法相符合。泥、沙、石比例是「3:2:1」以及「2:1:1」的地層透水速率相當慢,說明地表泥層很厚的地區遭逢暴雨時,水來不及滲透和宣洩會造成水患,超抽地下水引起地層下陷又讓問題雪上加霜。

石蓮營養繁殖的探索

石蓮是一種CAM植物,與C3或C4型植物相較,CAM植物對於水分、二氧化碳的利用及光合作用都有獨特的方式。本研究透過對這些光合作用的因子,以及植物激素、基質等因素,探討它們對於石蓮葉營養繁殖的影響。經過各項實驗後,發現石蓮葉片處在多水的環境、正常光照的環境或是施予低濃度的GA溶液都有助於發芽生長。反之,高濃度的二氧化碳和乙烯對於石蓮的萌芽過程,是有抑制作用。若以培養土代替泥土作為栽種石蓮的基質,也有助於幼芽的發展。此外,在葉片上若有些小缺陷,是不足以妨礙石蓮的發芽生長,但是如果已有大面積的缺損,還是會阻礙它營養繁殖的功用。同時,我們也依據上述的結果提出一些石蓮栽種的建議。