全國中小學科展

第55屆--民國104年

翻轉卡片及翻轉盒展開圖之探討

本研究目的旨在分析翻轉卡片、正立方體翻轉盒及三角形翻轉盒,並進一步設計出展開圖,應用電腦軟體切割照片貼在展開圖上,列印後再組裝成翻轉卡片或翻轉盒,可透過翻轉動作一直變換不同照片,成為展示照片的有趣商品。結果發現,翻轉卡片可展示四面照片,本研究設計出A4尺寸正反面的展開圖;而正立方體翻轉盒由8個方塊組合而成,連接線位置不同共產生8種翻轉類型,其中以「型2-1-1」可出現六面為最多,而且操作翻轉易回第一面,以座標位移、旋轉方位及動用到的連接線三種方式證明「型2-1-1」類型可以回到第一面;此外,也分析單一正立方體的11種展開圖及三角柱的23種展開圖,挑選出適合的展開圖,設計出正立方體翻轉盒及三角形翻轉盒的平面展開圖。

『薑』湖傳說­薑黃素光降解特性之研究

本實驗發現有效的水質淨化劑:薑黃素。過去薑黃素常被中醫用來治療牛皮癬等細菌引起的皮膚疾病,並且照光時效果越好,根據本實驗我們發現了薑黃素的光降解現象。 薑黃素的光降解作用在酸性環境下效果有限,在鹼性環境下光降解效果顯著。在高溫沸水中薑黃素不易分解,但在充足氧氣與光源下有較佳的光降解效果,並且也發現日光燈有比紫外燈(短波:254nm)更好的分解效果,供應越多氧氣光降解越顯著。薑黃素也有良好金屬螯合作用,可與金屬形成穩定錯合物,達到水質淨化的目的。 本實驗找到具有可以殺菌、吸附金屬與對環境無害的水質淨化劑,並且我們也將其製作成有用的產品,希望可以提供人們在金屬光觸媒選擇外,另一種較安全、無害的方式。

言『繭』議『蜂』~杜鵑三節葉蜂的繭色變化與生命奧秘

本研究為期約兩年。研究以室內飼養觀察杜鵑三節葉蜂為主,野外觀察為輔,研究牠的生活史四個階段:幼蟲、繭(蛹)、成蟲、卵的有趣現象、行為,並建立生活史的基本資料,供往後生物教學及杜鵑蟲害防治使用。所得重要成果如下:1.老熟的幼蟲會在變黃結繭前有體長縮短的現象。2.老熟的幼蟲具趨暗性,在溼度高的環境所結的繭偏咖啡色。3.根據各月分蛹期變化資料,顯示有世代重疊的現象。4.確定會行產雄孤雌生殖。5.成蟲偏愛在嫩葉且邊緣不捲曲的葉片上產卵。6.成蟲喝蜜水利於存活及產卵。7.卵會隨時間變大,使得卵所在位置的杜鵑葉表皮日益明顯凸起。8.在春夏季生長期較短,在冬季的生長期最長。9.北台灣一年約有5個世代(5化)。

來自水中的西瓜籽—探討姬牙蟲的習性、空氣膜及動物行為

姬牙蟲是水田常見的水生昆蟲,屬於完全變態類,生活史包含卵、一齡、二齡、三齡、蛹及成蟲,卵到蛹的發育日數約為43.98天。成蟲屬於雜食性,為水中食腐甲蟲,對於植物類的喜好大於肉類;幼蟲為肉食性,齡期愈大,捕食孑孓的數量也愈大,處理孑孓的時間也愈短,是孑孓的天敵之一。成蟲覓食偵測是以嗅覺為主,視覺、觸覺(水波的震動)均不明顯。卵囊由雌蟲腹部末端產出的分泌物所建造,每個卵囊孵化約26.337.76隻幼蟲。成蟲腹面佈滿細毛,毛長範圍約40~50μm,細毛間距範圍約為13 ~20μm,此構造能防止水進入,形成空氣膜。油汙使其無法換氣;化學清潔劑使姬牙蟲腹面的空氣層消失而呈窒息狀態,建議可當水汙染(受 到油汙或被化學清潔劑所汙染)的指標生物之一。

逆流而上~測量物體於流體中所受阻力之創新實驗設計與簡易方法

本研究主要目的是創新設計一套既實用又簡便的實驗裝置,來測量物體在流體中運動所受的阻力大小,此裝置可自由的改變液體流速並利用聯通管原理控制水位高低,藉以使液體流速保持穩定,並由電子秤的讀數迅速得知阻力之大小。 為了瞭解本實驗裝置之精確性,本組使用鋼製球體及圓柱體分別在水及甘油中作相對運動來實際測試。實驗結果發現,在湍流的情況下,當物體為球體或圓柱體時,其所受慣性阻力大小與物體的橫截面積A及相對運動速度v的平方成正比;而在層流的情況下,其所受黏滯阻力大小與物體半徑及運動速度v成正比。結果與理論相符,意謂著本組所設計的創新實驗裝置是一個能簡易測量物體在流體中運動所受阻力大小的有效方法。

1A2B之我要贏電腦

從昌爸工作坊-數學遊戲中,我們發現了猜數字類型的遊戲,為了找出最少次的答題步驟,我們開始此次的研究。在反覆的計算及討論中,我們發現了其中的技巧、探討出如何過關的最佳方法,並延伸出自己的出題方式反制對手(電腦),為我方爭取更多的答題時間。 這次的研究運用了推理及簡單的排列組合,透過對手給予我方的提示,逐一的解題,並用此排列概念,研發出一套屬於自己的解題方式,並用此方法,繼續探討其他位數(二位數、三位數、五位數等)的解題模式。 此件科展作品注重於如何快速的答題及牽制住敵方,且破除網路留言板中所流傳的「絕對步數」,在七步內能夠完成,期望能夠保證在七步(或是更少)內一定完成,讓我方獲得勝利。

酵素洗衣真速效

我們先分析污垢的成份,了解污垢是以不同的方式附著在衣物上,同時也分析各種不同材質的衣物對於污垢的吸附程度,污垢對純棉吸附力最強。再以酒精浸泡的方式製作不同植物酵素,研究各種植物酵素對於衣物的去污力,為判斷污垢清潔後的乾淨程度,我們利用樂高機器人中的光源感應器來偵測污垢顏色的深淺。結果以番杏、青木瓜及蘆薈的效果最好,所以製作了混合酵素。利用膠水和小蘇打粉加入混合酵素中,讓混合酵素可以藉由事先塗抹的方式讓污垢能在一開始就先分解,而不會深入布料纖維中固著住而不易清除,就可以使污垢更容易被洗掉。

以水活性值作為食品水分含量和水溶液濃度估算之快速量測工具

本研究目的在發展以水活性值作為食品水分含量和水溶液濃度估算之快速量測工具。對檢體之多點30℃水活性與水含量作圖,結合四階多項式數學模式模擬等溫吸濕曲線方程式(Moisture Sorption Isotherms)。以水活性實測值內插換算,獲取食品水分含量。對檢體之多點水活性與濃度作圖,結合多項式數學模式模擬水活性濃度曲線方程式。以水活性實測值內插換算,獲取水溶液濃度。結果顯示,隨機收集的食品檢體實測值與以模擬曲線內插而得之水分含量值偏差多不超過3%,實測值落點皆分布於模擬曲線附近,表示以此擬合曲線推算含水率確實可行。同時,水活性濃度模擬曲線準確度佳,不只適用於稀薄溶液,大範圍濃度均適用。

探討葡萄糖氧化吸光度之化學動力學研究

本次實驗結合了高中的氧化還原及反應速率兩個章節,選擇在不同濃度以分光光度計測量較準確的吸光度,並且以過錳酸鉀滴定葡萄糖,求葡萄糖氧化過程中的準確級數。在實驗過程中,我們分別以濃度、溫度、催化劑為操縱變因,探討其對葡萄糖氧化還原速率的影響。 我們利用不同濃度下所測得的實驗數據來求出準確的反應速率定律式;並求出了在不同溫度下的反應速率常數。而本次實驗著重於溫度及催化劑的部分,我們選用了兩種不同的催化劑,分別為氯金酸及二氧化鈦,由於氯金酸的價格較昂貴,因此我們希望能找出氯金酸加二氧化鈦之間的最佳比例以節省金錢達到最佳的催化效果。由於本次的實驗,使我們對葡萄糖氧化還原之化學動力學有更深入的了解。

彭巴之鑰—科學解密

對水而言,氫鍵是彭巴現象最重要之因素,過冷現象次之,過冷時,因高動能水分子更有機會到結晶之位置,一旦結晶形成,則固態冰之氫鍵更易觸發結晶之進行,到4℃左右時會受到水的熱學性質而影響溫度曲線,此現象在其他純物質皆未觀察到。具有氫鍵之乙二醇及甘油,亦容易觀察到過冷及彭巴現象,無論起始溫度為何,到達過冷時都會同時到達同一過冷溫度,顯然溫度與分子之運動控制了結晶之進行;多數實驗亦觀察到不具氫鍵之分子會因為分子量造成凡得瓦力之大小不同而出現彭巴現象;在酒精水溶液亦可觀察到溶液凝固點之依數性質,總結影響彭巴現象之因素以氫鍵最重要、過冷與分子量次之,其他如環境、蒸發、對流及氣體溶解度等亦可能皆是影響因素。