全國中小學科展

第57屆--民國106年

雷神索爾之電光一閃-探討材質、合金功函數對電弧、光譜的影響與農藥簡易檢測應用

本實驗先針對材質功函數與電弧狀態的關係進行研究,進而研究合金比例與功函數的關係,最後進行電解質、水果、豬肉以及農藥辨識分析,結果如下: 一、材質功函數與粗細: 1、功函數與電弧最大距離有負相關,但金屬的表面氧化會讓功函數變小。 2、合金比例所乘出的功函數對應的電弧最大距離與實際值接近。 3、直徑8~12mm的避雷針效果最差。 二、應用 1、 發現電解質濃度越大電弧中紫色光點越多。 2、 水果電弧偏紫紅,其中柑橘類與香蕉的顏色偏淡,可能是香蕉與柑橘類含的鈉離子較高。也發現果皮灰度值≧果肉的水果及灰度值大於豬肉的豬皮電弧顏色會偏紫紅。 3、農藥與非農藥可由波峰在波長500~520nm與偏藍光光譜來分辨。

球體手機鎖

本研究試著在Android Studio的開發環境下用Java語言寫出手機鎖,將現行之平面手機鎖擴張至三維空間,運用立體的圖形增加可行解組合數及複雜度,進而在不困擾用戶的情況下提升螢幕解鎖的安全性。

大地變動的痕跡---以嘉義縣169縣道達邦到特富野的地質為例

以達邦到特富野道路沿線及曾文溪上游兩大支流-依斯基安娜溪和長谷川溪河谷露頭的地質為例,調查範圍的地質擾動很大;岩層上波紋、岩層破碎、砂頁岩不連續面、小斷層、褶皺、單面山、崩塌地及崖錐、河岸礫石層堆積等。研究結果如下: (一)崩塌形態為墜落和順著坡面滑落;單面山是河水侵蝕和砂頁岩互層交互作用擴大崩塌形成;露頭因外力作用而產生節理或破裂;背斜構造是擠壓造成的,能夠證明大地是變動的。 (二)岩層的皺紋是「波紋」化石,可證明曾是淺海地區,經板塊運動上升為陸地。 (三)7個可疑的地點,其中4個的斷層證據充分,另外4個是不整合面。 (四)河流侵蝕凹岸,將砂石搬運、堆積在凸岸;礫石堆積有一定方向,那就是水流的方向。

煙“盡”其用--油煙淨化裝置的設計與檢測

市售抽油煙機多以過濾集油的方式處理,我們嘗試將皂化反應引入油煙處理過程,使油煙轉成肥皂,避免後續汙油處理及空氣汙染。裝置設計著重在集中油煙,加速皂化,組裝偵測儀器。第一代裝置,以寶特瓶為淨化桶,再以抽氣降低桶內壓力,使油煙流入氫氧化鈉溶液),偵測透光度改變,證明概念可行。改良裝置,以全罩油煙管、漸縮管、強化風扇組合,使油煙有效流入淨化桶;在淨化溶液中加入界面活性劑,放置靜電板吸附油煙,再加裝電子攪拌器及二次淨化桶,提高反應淨化效率。為解決風扇馬達過熱,以虹吸原理加裝冷卻水管。第四代裝置為例,依光度分析及煙霧微粒檢測,得知二次淨化處理後,可達百分之九十以上淨化率,接近空氣背景值。

當我們蜷(ㄑㄩㄢˊ)在一起-環境因子對淡水螺行為影響之探討

本實驗以淡水螺中石田螺、網蜷及瘤蜷群聚情形為出發點,探討不同環境因子對這三種淡水螺的行為習性與影響。 我們在臺北市內溝溪中游發現石田螺、網蜷及瘤蜷群聚,不同地點三種淡水螺類的組成數量不盡相同,因此我們實地觀察實驗,控制不同的環境因子如水溫、光線、水流速、水質等,觀察淡水螺的行為反應。 實驗發現,石田螺對水溫適應力及吸附力較高;網蜷水質忍受度高,吸附力較低;瘤蜷對水質忍受度低。整體來說,三種螺尋覓食能力敏銳度不高,水溫高於30°C或低於10°C,會減緩行動力。流速、水質均會影響行為及棲息。 在應用上,本研究提供流速、水質及底質等對淡水螺的影響,作為水利工程設計參考及自然生態或環境教材。

植物血紅素與一氧化碳結合之探討

甜菜根具有植物性血紅素,並且其植物性血紅素與人體血紅素竟有60%的相似度,因此,如果能夠提供甜菜的血紅素做為緊急的備品,或甚至用來吸收密閉空間中的一氧化碳,將會為人類帶來許多益處與拯救許多生命。本實驗探討甜菜根的相關性質以及與一氧化碳、二氧化碳、氧氣的結合,發現甜菜根血紅素最容易吸收CO,此與人體內血紅素對一氧化碳的親和力比氧氣的親和力高約 250 倍,有正相關性,故以甜菜根汁吸收空氣中的一氧化碳濃度應是可行。而甜菜紅素遇到pH>9的溶液會變為甜菜黃素,而使外觀轉為黃色;而當pH<9得溶液會使之變紅色,可作為檢測空氣中一氧化碳含量的簡易工具。

曲折動盪中的秩序

在鐵尺的彎曲實驗中,我們發現與既有小角度彎曲文獻不同的結論,並找出大小角度都適用的通式。 我們先確認使鐵尺彎曲之有效分力與受力尺面呈90度角。我們最後得出其力(f)、彎曲程度(端點與原處的垂直位移h、端點切線之角變量θ)、尺長(L)在線密度、粗細不變下滿足h ∝θL和 f∝hL-3.02。 我們觀察鐵尺拉開一定振幅後釋放的振盪狀況,並探究振幅衰減的情形,最終我們得知振幅衰減方程式A=A0e-γt中的γ與L的關係為1.67次方成反比,且與初始振幅無關。 我們更進一步地研究當兩隻尺中有中介物質時能量交換所產生之耦合現象,而我們發現一個振盪週期內包含著數個耦合週期,與一般弱耦合模型相反。

對抗惡勢力—菸草與印度梨形孢菌共生對抗致命病害

茄科植物在農業生產與科學研究上皆非常重要,但卻極易因病菌感染而造成重大損失,這包括具全球重要性卻苦無有效防治方法的三種病害:青枯病、灰黴病及番茄疫病。印度梨型孢菌是植物根部內共生真菌,其寄主範圍極廣,且可增強植物之生長與抗逆能力,但此共生真菌是否可促進植物抗上述三種重要病害則未知。本研究利用模式植物圓葉菸草作為試驗材料,建立了高效印度梨型孢菌感染系統。本研究發現,雖然印度梨型孢菌感染菸草根部後對植株生長並無明顯影響,初步病害試驗結果顯示,與此菌共生後會誘發植物內部產生全株訊息傳導,因而加強了菸草對抗上述三種嚴重病害之能力。我們預期這些重要的初步研究結果將有助於近一步的研究發展與農業應用。

為生命找到出路

近來幾個重大的火災事故引起大家的注意,火災發生的當下,強化玻璃給予救災者的搶救與受難者的逃生都帶來極大的阻力,因此我們透過此研究找出解決的方法。在本研究中,我們設計出一套裝置,能在災害發生之初偵測到有毒氣體濃度的變化以產生告警訊號,並在有毒氣體濃度高升時發揮作用排除有毒氣體並擊破強化玻璃。除應用在火災事故中增加逃生機會外,尚可在居家環境中偵測瓦斯洩漏或不完全燃燒導致一氧化碳中毒等危機,可大幅減少生命與財產的損失。

旋舞者---陀螺旋轉軌跡之探討

學校的課程中,我們製作紙陀螺來觀察陀螺旋轉時間及混色現象,但我們想更進一步了 解陀螺旋轉時的軌跡為何,因此分別以陀螺盤面大小、陀螺軸高、陀螺的幾何形狀等因素為 操縱變因,製作不同的陀螺來探討陀螺旋轉時的軌跡變化,並探討不同的陀螺對轉動軌跡的影響。