全國中小學科展

第56屆--民國105年

「泥」中之王,一躍知「鰍」探討泥鰍與環境感應的行為模式

本研究包含泥鰍對底棲環境、溶氧量、路徑選擇、空間學習記憶、水溫、光線明暗和電流等的行為反應。這次研究裡我們發現到: 1.乾淨的水域和平滑的底棲層是泥鰍喜歡的環境,打破我們對牠們喜歡生活在淤泥的觀感。 2.自來水溶氧量較高,泥鰍大多停留在底棲,煮沸後的冷開水溶氧量極低,泥鰍腸呼吸次數較高。 3.水溫20℃~25℃是泥鰍適合生存的溫度,一旦環境的溫度變化了,牠們的體色會隨著改變,水溫8℃以下和35℃以上不利於牠們生存。 4.泥鰍對空間具有記憶,能回憶曾經居住過的環境,且有令人覺得驚訝及意外的翻越動作。 5.泥鰍對明暗學習記憶能力,能產生制約行為。 6.泥鰍對電流的感應很敏銳,電壓6.5V就能感應到,會做出鑽掘泥砂的激烈反應。

高砂鋸鍬形蟲幼蟲環境適應、攝食行為及影響其成長因素的研究

鍬形蟲幼蟲期的成長是影響成蟲體型大小的關鍵,本研究探討幼蟲適應行為、攝食模式以及影響其生長的各種變因。研究者設計結合蛇管攝影的飼育箱觀察幼蟲土壤下的行為,並探究食材、空間大小、溫溼度等變因對幼蟲生長的影響。 研究發現,幼蟲剛換新環境時會往土壤下鑽,並在2-3天以內,滯留於土下12公分深的位置不再下鑽。幼蟲的光反應為負趨光性,遇到光及干擾,會用口器及前腳夾取混雜排遺的土壤,擋住光源並將自己包在封閉環境中。 幼蟲口器結構分為觸鬚、上顎、下顎,上唇、下唇。攝食模式依時間先後分成「偵測」、「剪食」、「夾取」及「送入」四階段。幼蟲最佳飼育環境為:溫度介於20±2℃間、濕度介於濕度計3-6格的中濕度土壤。

『水』心所遇 —探討不同濃度液滴在處理過載玻片表面的互動

我們發現了一個有趣的實驗,丙二醇液滴在處理過的載玻片上會像小蟲一樣互相推擠追逐。設計實驗去了解這樣的現象,探討的變因包括液滴的大小、液滴間起始距離、濃度、濃度差、其它溶質、還有可能的原因。我們主要的發現包括 一、 大小液滴都可能會發生,但模式會有一些差異。 二、 丙二醇液滴一開始邊緣的距離不能太遠,超過4mm以上就可能會失敗。 三、 高濃度時不易發生,低濃度比較容易發生。 四、 濃度差大和小的結果是不同的模式。 五、 不同溶質的液滴也可能會有類似的現象。 六、 除了丙二醇溶液還有乙酸、甲醇、乙醇和異丙醇也有類似現象,食鹽、氫氧化鈉、蔗糖溶液就沒有這種情形。 七、 液滴的蒸氣可能是這個現象發生的重要的原因之一。

植物的掙扎

本實驗在於觀察植物受到的不同的汙染源種類,蔬菜是否有著不同的生長情形,經過第一次試驗發現化學的水質影響空心菜的生長比正常水質影響大。另外植物適應環境的能力驚人,受到化學實驗水影響的植物生長的意志力比較強,實驗顯示澆灌實驗水空心菜植物適應的能力比澆灌正常水的植物能力強。但是若是土壤已遭受汙染對植物發芽與後續生長一定會造成不良影響,尤其是以洗碗精汙染的土壤。延伸實驗中發現經過中和處理的鹽酸水、和以天然清潔劑黃豆粉處理的植物生長情形與一般水灌溉的對照組生長情形差不多,但是明顯比未處理鹽酸水灌溉的植物生長好很多,證實家用廢水若經過處理再排出可減少環境與植物的傷害,而使用天然清潔劑也可以減少環境汙染。

磁性分子模板在重金屬吸附及脫附之應用

本研究探討新型分子模板之製作,並分析台灣河川中最常見的四種重金屬(銅、鉛、鋅、錳)之吸附效果,亦利用各個不同變因(競爭吸附、pH值等因素),比較分子模板分別在不同條件下的重金屬吸附效果。接著再結合磁顆粒之構想,製作出磁性分子模板。經由實驗測量後磁性分子模板重金屬最高吸附量可達95%,其重金屬脫附效果也可達83%。磁性分子模板中的磁顆粒並不會影響分子模板的吸附,不僅可加快分子模板的吸附及回收時間,更可以將分子模板做更有效回收利用。

萬籟怎會俱寂-充滿杯中的聲音

將麥克風放在燒杯裡,遠處的喇叭所發出的聲音,會充滿整個燒杯容器,在裡面迴盪,並且透過麥克風,將聲音回授到擴大機內將聲音放大,再傳到燒杯內的麥克風,又傳回擴大機……,這樣的現象叫做聲音的回授。 經過實驗的證實: 一、 用手蓋住瓶口,回授音即消失,聲音果真充滿容器內。容器越小,回授的聲音頻率越高。 二、 不同距離產生的回授音頻率曲線呈現高低起伏的鋸齒狀。若將鋸齒的高點當波峰,相鄰兩波峰的距離當波長,可以求得聲音在當下溫度時的速度,與理論值誤差很小。 三、 量筒(閉管)內的回授音,因與擴音器的聲源形成兩聲源的聲波干涉現象,量筒內相鄰的兩相近高頻間的距離(波長),與頻率(或測得頻率的倍數)的乘積會等於聲速。

探討快樂數的奧秘

快樂數一詞是一個近十幾年來所產生的話題,對於快樂數如何定義,及為什麼數也會有快樂與不快樂之分非常好奇,所以想藉由此次的研究及探討,我想找出有關快樂數的奧秘及特性,希望藉由此次的探討,讓我們對快樂數能夠有更深一層的認識。

「藺」能刮目相看

關於家鄉特產「藺草蓆」的研究資料很少,因此我們決定探討有關藺草的特性與藺草編在生活中的應用。本研究顯示:一、高濕度密閉空間的實驗裝置中,不同草編的吸濕效果:藺草編稻草編燈芯草編亞麻草編。藺草編在吸濕飽和狀態下,每克可吸0.99克的水量,可以烤箱烘烤方式回復吸濕能力。二、藺草編熱傳導能力低,具有隔熱、保溫效果;編織品鏤空可以散熱;使用編織籃可使便當盒有2〜3℃的保溫效果,且在兩層草編間加棉布層可再提升1〜1.5℃的效果。三、擺放曝曬過的藺草4小時,對蚊子有35〜40%的驅離率;再以烤箱烘烤後,可使驅離率提高至45〜60%。四、了解藺草的特性,可以正確有效的使用,並開發更具價值的生活產品。

瓶身呀瓶身─飲料兌換問題的推廣研究

本研究主要在討論一個益智遊戲─瓶蓋問題:一開始有十瓶飲料,每兩個瓶蓋或四個瓶身換一瓶新的飲料,而求能喝到的飲料瓶數。我們將這個問題延伸擴展,觀察多個交互影響的變數的變化規律,並了解兌換過程中的特性,再進而找出計算法則來求取最多可喝到的飲料瓶數。以及考慮不同兌換策略造成結果的差異,並據此尋找其在商業上的用途。

翻滾吧!飛輪

飛輪這個有趣的科學玩具在許多地方都看過許多次了,但對於飛行的科學原理都不大明瞭;我們利用伯努利定律討論飛輪飛行的原因後,使用控制變因法進行三階段的實驗設計,探討操縱變因對飛行距離的影響;從實驗結果可得到三項結論:一為飛輪長度為2.5cm 與5.0cm 其飛行距離最遠,當長度增加時風阻與重量的影響導致飛輪不穩定;二為最佳前端重量為絕緣膠帶纏繞10 圈時,其飛行距離最遠,如前端重量減少時太輕容易被氣流影響、前端重量增加時太重會提前落地;三為發射台發射的平均飛行距離均勝過手臂直接拋擲,顯示出我們組裝的發射台以及設計的實驗具有相當的準確性;這次科展實驗結果可提供給家長、教師與學生們一個簡易的模板參考。