全國中小學科展

第56屆--民國105年

「氣」得「灰」頭土臉---細懸浮微粒的定量分析與應用

本研究主題分為兩部分。 一、發展一套可信的分析方法,利用小型手持式PM2.5偵測器來取代大型定點觀測站的測值,讓細懸浮微粒的數據更具即時性與位置的代表性。本分析方法採用相對誤差與線性回歸的科學統計找出手持式偵測器與定點觀測站測值間的相關性。 二、局部性汙染源的即時分析,一直是大型定點觀測站較弱的一環。但是當我們確認上述分析方法可行後,便能利用手持式偵測器對於生活中可能發生高PM2.5濃度的環境做快速且即時分析,以釐清當下的濃度對人體是否有害,必須立即迴避或是做好妥善的防護。最後我們將無人空拍機搭載手持式偵測器,藉以完成垂直高度與大範圍的PM2.5濃度分析,這項技術未來可用在監控汙染源或是救災等重要任務上。

變吧!變吧!七彩霓虹燈!--探討靛胭脂的氧化還原

食用藍色色素靛胭脂的氧化還原反應有綠、紅和黃色變化,故稱紅綠燈反應。為研究此反應,本實驗自製簡易光度計與搖動機器人控制搖動溶液的幅度,降低手搖的誤差,並將兩者裝置組合以利量測反應時間、減少誤差。實驗結果可知葡萄糖與氫氧化鈉濃度越大反應越快,兩者混合後為使每次循環變色時間差異小,需先靜置約10分鐘,以形成足夠的葡萄糖酸。當我們更改還原劑種類,發現果糖的烯醇化速率比半乳糖及葡萄糖快,故變色時間最短。最後我們希望藉由減少化學試劑用量保護環境,嘗試以維生素C作為還原劑、小蘇打取代對環境較為傷害的氫氧化鈉,成功綠化使靛胭脂還原,但限於溶液pH值而僅能出現藍色轉變為黃綠色,若要出現中間態紅色則需要提高pH值。

別當白屑公主-頭皮菌種與頭皮屑之關係

本研究收集有頭皮屑的人與正常人之頭皮的樣本,探討其菌相並研究其與頭皮屑之關聯,經篩選與菌種鑑定後,發現頭狀葡萄球菌( Staphylococcus capitis)普遍存在於正常人頭皮上,而有頭皮屑的人較無此菌種,此結果顯示,頭狀葡萄球菌可能為對頭皮代謝週期有幫助的益菌。接著進行頭皮菌種乳化油脂的實驗,發現頭狀葡萄球菌的乳化油脂能力較頭皮上其他菌種:如藤黃微球菌( Micrococcus luteus)為佳,且頭狀葡萄球菌除了油脂仍需要其他碳源才可生長,非單靠油脂維生。最後探討洗髮精和界面活性劑(Tween20和Tween80)與頭皮菌種之抑菌作用,實驗結果發現洗髮精對頭狀葡萄球菌和藤黃微球菌皆有抑制效果,但界面活性劑對其並無抑制效果,推測抑制頭皮菌種的成分並非界面活性劑,而是洗髮精中的其他物質。

一羽中的

本研究從第 53 屆全國科展「羽置今拾」延伸,以將羽毛球收集整齊為此次研究內容與目的。此次成品應用Arduino控制板、超音波感測器與紅外線感測器進行組合,並實際製作出成品。將其過去作品改良,使連桿裝置的摩擦力變小,達成快速拋起動作,並利用馬達、凸輪與彈簧的機械結構組合,使每次撿拾羽毛球的力道相同,便於研究羽毛球的掉落與集球裝置位置。利用紅外線與超音波組合,感測羽毛球將其自動拋起,且使羽毛球能夠準確地掉入自製集球器當中,完成半自動化的撿拾裝置。

好一個「基因」— 十字型橢圓規的推廣研究

本研究中討論了橢圓規的性質,從中提出「對基因進行操作」的觀念,而先將圖形推廣至其他它二次曲線乃至一般曲線,發現其操作模式都和線性變換有關。接著,將反演變換引進操作中,考察其性質。最後,基於上述研究心得,對一些特殊的基因(如常數基因、直線基因、二次曲線基因)及特殊的幾何操作,例如三角形的外心、重心、垂心、內心,甚至費馬點之軌跡加以考察,而發現軌跡除了二次曲線外,尚有一些有趣的曲線。最後,我們也發展出三條線以上的斜角橢圓規或曲線規,而能附帶地以之設計製造美妙的圖案。

另壺沖 酵OUT茶毒

研究利用酵素、茶葉、基質和呈色劑產生呈色反應,觀察酵素的活性受農藥影響的程度判斷茶葉和茶水農藥殘毒多寡。 經過兩次改良,設計了易攜帶、低成本的木製比色儀器,用不同濃度硫酸銅水溶液確認自製儀器測出電阻數值和水溶液濃度有正相關,用呈色反應的黃色溶液測試自製儀器宜搭配紫色LED光源,用Tinkercad軟體繪製3D設計圖,並3D列印出儀器成品,可量產供大眾居家使用。 利用分光光度計測量茶葉吸光值農藥殘毒抑制率,發現與自製儀器電阻抑制率接近,自製儀器檢測茶葉、茶包、茶水農藥殘留抑制率,也探討泡茶溫度和時間對農藥殘毒抑制率的影響,實驗證實,將洗茶水溫80°C、時間20至30秒洗茶的第一泡茶水倒掉,可去除原茶葉中96%以上的農藥殘毒。

菜園「害」客-皺足蛞蝓行為生態及防治方法探討

蛞蝓是菜園常見害蟲,我們探討蛞蝓防治方法,進行6個菜園調查,發現有皺足蛞蝓和花點皺足蛞蝓。蛞蝓夜間活動頻繁,會刮食幼苗、菜葉、嫩莖,讓菜葉坑洞有黏液,作物無法順利生長。天黑開始活動;白天在菜園藍桶子下及塑膠地墊下找到較多蛞蝓棲息。實驗發現蛞蝓在黑色塑膠袋下棲息比例最高;喜歡較低溫度;沒有明顯痕跡跟隨及回巢行為;會攝食多種蔬果,但莖葉有刺或細毛的不吃;防禦行為有隱蔽性、不動性、混淆色、結群、逃脫及分泌黏液。濕度與溫度影響蛞蝓的活動,選擇棲息環境因素有陰暗、潮濕、縫隙、涼爽及附近有食物等,喜歡棲息於塑膠材質。建議在蔬菜旁鋪黑色塑膠袋,形成陰暗涼爽不通風的縫隙,是誘捕蛞蝓簡便有效且無害的防治方法。

真的全自動-全球免設定日光追蹤系統!

陽光要直射太陽能板才有最大的發電量,現在太陽能板不是固定式的,就是用電腦程式輸入當地太陽軌跡來追蹤太陽。可是每個國家太陽軌跡不同,如果機器搬到其他國家就必須重新設定,所以我們想讓機器免設定自己就可以追蹤太陽。 實驗發現:陽光是平行光、照射太陽能板角度不同發電量也不同。所以我們把兩片太陽能板架起來,這樣太陽一移動,兩片太陽能板出現電量差,就能帶動太陽能馬達,直到兩片太陽板中心對準太陽,電量差消失就停止,實驗發現兩片太陽能板夾角65度效果最好(P.7)。 另外我們用彈簧和金屬吉他弦設計的開關來控制強扭力馬達,解決太陽能馬達不夠力的問題(P.13)。希望這個構想可以用在屋頂上的太陽能板,讓大家時時刻刻擁有最大的發電量。

雷電膠加

導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論:鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂不導電;摻混金屬粉末的導電接著劑固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,導電效果也不同,以摻混銀粉產生的較佳、鏽鋼最差;導電接著劑摻混銀粉時,添加量愈多導電效果愈好;接著劑加入少許溶後,熱固化過程因揮發,可使配方體積收縮,提升銀粉緊密接觸促使導電性增加;配方中添產生的熱效果,與導電性有正向關係但是亦可發現其中差異之處。

抓住空氣的尾巴-氣墊車

它是一種沒有輪子的運輸設備,以壓縮的空氣作為浮起來與往前推進的動力,能在任何地形行走,包括水面。 研究中得到的結論如下: 一、研究中利用不同材質(鋁箔、紙、保麗龍)的氣墊車找出了更適合做氣墊車的材質為:鋁箔材質>保麗龍材質>紙材質。 二、研究中發現到速度大小:鋁箔>保麗龍>紙材質,但若沒有車底氣裙時,速度大小:紙材質>鋁箔材質>保麗龍材質。 三、在氣墊車車後置一電風扇向其正向吹風,則船的速率不變;而氣墊車右方或左方置一電風扇向其側向吹風,則船的速率受到側風風速影響使的氣墊車偏離車道速度變慢。 四、最佳效果 — 改良版氣墊車:鋁箔材質、把底盤周圍墊高並加裝車底氣裙。