全國中小學科展

第56屆--民國105年

依「山」傍「水」好空氣?-「氣」捕社區汙染源

本校依半屏山、傍水泥廠,每到了春秋冬季除了紫爆的PM2.5汙染,更是不時聞到刺鼻的臭味。當我們發現水泥廠噴出大量白煙時,本校頂樓的微型氣象站PM2.5數值就會激增,足見所噴白煙含有粒狀汙染物。 從模擬地形季風風向的乾冰實驗,發現無風時水泥廠周圍CO2濃度增加,在不同季節的風向中,東北、西北、北北西風亦會依著半屏山地形將上風水泥煙霧帶到社區周圍及山腳區域。從不同煙囪高度模擬實驗,發現煙囪高度超過山的高度時,CO2濃度明顯降低。 從各地雨水、落塵蒐集檢測結果,發現本社區及下風處區域所測得的pH值均大於本市平均值,足見水泥廠所飄出之鹼性粉塵嚴重影響社區環境。 因此除了希望工廠改善排放設備,也建議增加煙囪高度,降低對鄰近社區的汙染。

膽固醇型液晶薄膜應用於抗藍光暨紅、紫外線之研究

本研究以三種膽固醇型液晶為主體,摻混不同比例的5CB,具有以下優點:在15〜40℃內顏色穩定、溫寬大,有效反射藍光,阻擋紫、紅外線。統整下列五點結論: 一、 溫度區間內,液晶(3)及液晶(5)有穩定三原色變化:薄膜厚度為0.058mm,面積1cm2。 二、 單一色系溫寬最大的組別:液晶1藍、液晶5綠、液晶8紅。 三、 可見光最高兩根吸收峰值(455nm、藍;555nm、黃綠):液晶5最佳。 四、 摻混5CB後反射強度:液晶3藍、液晶1綠、液晶3紅。吸收度最佳:液晶1、5藍、液晶1綠、液晶5紅。 五、 降低紫外線指數最佳組別:液晶3(未加5CB),最佳顏色:藍>綠≒紅。紫外線吸收最佳比例(組別:液晶X) :吸光值0.896。紅外線吸收最佳比例(組別:液晶Y) :吸收率42%。

圖片走出來-自製偏光螢幕探討

在電影院戴上偏光眼鏡時,左眼會看到一個平面影像,右眼會看到另一平面影像,這兩個平面影像的水平位置會有位移,兩眼同時觀看時,大腦會將2個平面影像合成1個3D影像。而「特殊銀幕」是偏光3D的關鍵,但價格昂貴,約3萬元,我們想要找出便宜的材料降低螢幕成本,於是我們測量不同材質的「偏振保留性」、「反射性」、「漫射性」,發現材質表面呈現金屬光澤可保持偏振性;表面光滑,反射性佳、但漫射性不好;霧面的材質,反射性不好、漫射性佳。接著,進行噴漆探討,噴漆後,偏振保留性、反射性及漫射性皆提昇。然後,從不同顏色的噴漆實驗中發現,以白玉卡閃銀、豪卡板銀及珍珠板銀效果最佳,最後利用自製3D螢幕進行3D圖片觀察。

瞎子摸象-校園植物 Follow Me

一般學生對於學校的植物只有模糊的概念,自然課中曾提過植物分類的方法,經過詳細觀察校園中的植物,以手繪及實物攝影記錄校園中128種植物,並利用圖層方式製作可依需求顯示、隱藏資訊的校園植物分布地圖。在比較各種葉形特徵組合的差異性後,由其中篩選出較好的組合方式,我們發現可以經由簡單的葉子形態特徵,將其中70種的植物作簡單卻有效的系統分類,藉由這個分類方式,使小朋友能將隨手撿拾的一片葉子,藉由電腦的資料庫方便又容易地查詢其來源植物的名稱與相關資訊。未來希望進一步充實這套分類方式,建立完整的校園植物資料庫,讓所有的人都能容易認識校園植物。

是皮在氧?還是會葉來葉氧

在製造氧氣實驗課程時常常會浪費胡蘿蔔,本實驗為找尋替代紅蘿蔔催化雙氧水的瓜果、果皮、植物根、莖與葉片,或校園中常出現的哪些植物適合做催化雙氧水與替代雙氧水的溶液。研究發現地瓜、香蕉與香蕉皮在5分鐘催化雙氧水產生500ml氧氣,橘子皮可在15分鐘催化雙氧水產生500ml氧氣;校園中幾乎都有的:茄苳、大花咸豐草、樟樹、榕樹葉可以在45分鐘左右催化產生氧氣;而芭樂葉、香蕉葉、香蕉葉柄、芸香科植物如檸檬葉與柚子葉在20~30分鐘就可以催化雙氧水產生500ml氧氣,非常適合替代紅蘿蔔;實驗研究也發現增艷漂白水含有雙氧水成分非常適合代替雙氧水製作氧實驗,不至於作實驗時被濃度高的雙氧水灼傷,而一般含次氯酸鈉的漂白水無法替代雙氧水作氧實驗。

「光」宗「躍」祖-以3D列印技術再造神明燈之探究

傳統的神明燈(圖1)、蓮花燈(圖2)只做晚上微亮的照明,功能性少,美觀性不足,但價格昂貴。本研究在於增加其功能性,改善其美觀性,降低成本。運用電腦繪圖軟體重新設計外觀,使其更有藝術美感,加入機件原理中的齒輪機構、凸輪機構,及電機模組的馬達、燈條等等,使其功能性增加,避免用工廠開模的高額成本,利用3D列印輸出,大幅節省作品的成本(如圖3、圖4) 。 本研究合併了機件原理中多種機械結構產生連動,達到同時有正逆時鐘旋轉,及往復開合的華麗效果,最後再增加mp3播放模組,利用記憶卡任意更換音樂,改善一般唸佛機無法更換音樂的囧境,且作品利用PLA環保塑材成型,而達到能動能唱又環保的目的。

鹽糖證共—探討濃度及溫度對不穩定性雙擴散之影響

蔗糖水及鹽水在雙擴散時會有對流柱的產生,此時讓雷射光通過蔗糖水及鹽水交界面後,會將交界面之對流柱排列狀況投影在屏幕上,我們利用此方法觀察雙擴散現象。先觀察在90分鐘內之雙擴散現象有何變化後,再深入探討改變其濃度、溫度時的圖形個數及平均面積的變化。 當蔗糖水濃度固定時,圖形個數變化曲線趨勢線斜率最低點會出現在鹽水濃度與蔗糖水濃度相近時,為了驗證,我們再度展開實驗,改成計算圖形平均面積,發現在鹽水濃度等於蔗糖水濃度時,趨勢線斜率絕對值會最低。除了濃度,溶液溫度也互影響雙擴散,溫度愈高,相同時間之圖形平均面積愈大。

任意凸四邊形上或形內一點到四頂點距離和的最大值

我們嘗試以初等數學綜合幾何的方法,以Geogebra為輔助工具,參考台灣師大陳昭地教授最近發表在科學教育月刊的文章,運用橢圓上一點到兩焦點距離和為定長的性質,找到任意凸四邊形邊上或形內一點到四頂點距離和最大值的方法,並提出證明.

小資女愛美愛地球-馬祖紅糟身價翻倍漲

近年黑心商品問題頻傳,每天與肌膚直接接觸的保養品,安全性更是不容忽視;在環保意識抬頭下,全球吹起回歸自然的風潮,因此馬祖獨特的天然紅糟開發為保養品必將水漲船高。首先建立紅糟萃取最佳條件:當粒徑越細,以無毒低刺激的水為溶劑,粉水比為1:10,透過低耗能的超音波震盪;其製程符合現今追求的綠色化學。再探討紅糟抗氧化、美白、保濕的有效性分析:以往被作為廢棄物的紅糟,比多用途的紅麴及美白產品中的麴酸效果佳;也能與數種知名市售商品有相近的功效。總生菌檢測發現紅糟能抗菌,可作為天然防腐劑;其安全性已達到國家衛生標準。總而言之:紅糟有低成本、環保、功效佳等特點,相當適合開發成天然保養品,發展為地方特色伴手禮。

自組簡易多功能光度計微觀碘鐘反應之變化及其反應速率

本研究修改去年所組裝的LED光電測定儀提升了其功能,可用於透光度的測定及散色光的測定,除儀器組裝外,並應用於碘鐘反應中的微觀觀察,例如硫分子的生成及影響碘鐘反應因素的觀察。研究結果顯示,所自組簡易多功能光度計確實具有以透光度測定及散射光測定的功能,且穩定可用於準確微觀化學變化,在測量濁度方面發現散射法較透射法靈敏而增加準確度。在碘鐘反應可以利用在碘三離子出現瞬間,散射電壓瞬間下降得知反應的終點,相對傳統肉眼判斷的來準確,因此當反應同時具有濁度及溶液顏色改變時,必需同時用到透射及散射法,改變傳統只用透光度測量,以提升反應的準確性,並推廣中小學之科學研究做微觀探討,提升科學之水準。