全國中小學科展

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第57屆--民國106年

土生土長—蚯蚓種類與土質分析

本研究於林口地區進行土壤土質與蚯蚓族群的探討,分析各地區土壤土質並與蚯蚓數量進行比較。研究結果顯示,林口各地區的土壤酸鹼值平均為4.7±0.9,校園中的覆土酸鹼值平均則為6.9±0.3。挖掘到的黃頸蜷蚓比例多半大於50%,在紅土中為優勢種。除植物覆蓋率之外,蚯蚓數量與單一土壤土質變因沒有太大的關係,推測為土壤各項因素交錯影響所致。而林口地區蚯蚓數量除人為活動較多的菜園外,其他地區數量皆少於非紅土地區,且種類也較少。本研究所繪製的校園蚯蚓地圖可作為本土生態教材,讓在地學子更了解在地的環境,也顯示目前外來種入侵紅土地區的嚴重性,後續可朝外來種防治來發展,未來希望能進一步探討生物因子對蚯蚓的影響,綜合分析最適合蚯蚓生存的環境。

學校剩飯的妙用─酒精發酵之探討與應用

老師曾說:「酒精能殺菌,主要是利用酒精引起蛋白質變性,導致細菌或病毒的死亡。」加上學校午餐總會剩下許多剩飯,這讓我對「酒精發酵」產生興趣,想進一步探討研究。 我們以微生物進行米飯發酵,蒸餾出酒精,並測量濃度,作為米飯發酵力優劣的標準。接著進行不同菌種、不同糖量、不同米麴菌量、不同溫度、不同米量和不同發酵天數對米飯發酵力的影響等實驗。發酵後的酒精,還製作出消毒酒精、料理米酒、水果酒和燃燒用酒精。最後,進行簡易蒸餾設備的改良,大幅提升蒸餾酒精的濃度。 實驗結果,以米麴菌進行發酵最好,酵母菌效果最差。此外,適量的糖有助於米麴菌的發酵力,增加米麴菌量和米飯量,並在高溫的夏天進行發酵,更能提高米飯發酵力。

這樣飛太遠!─探討飛行筒的飛行現象

本研究利用自然課所學過的「力與運動」與「簡單機械」來探討飛行筒的飛行現象與原理,探討方法分別為:一、自製不同形狀的飛行筒,找出飛行距離最遠的飛行筒,並觀察飛行筒的飛行現象,探討飛行筒的飛行原理;二、自製飛行筒發射器找出最佳發射條件。 本研究發現:一、在飛行筒部分,飛行筒最佳形狀為圓形、最佳直徑大小為8公分、最佳飛行筒長度為4.5公分、飛行筒最佳前端厚度為一層;二、在發射條件部分,飛行筒發射時厚端朝前發射、發射角度為5度、橡皮筋彈力設定為往後拉30公分、橡皮筋旋轉角度為90度。

巧智拼球上的花朵---轉法規律探討

在接觸了巧智拼球後,我們想利用「按照同樣的轉法轉幾次後會回到原本的位置」的規律找出和網路上破解法完全不同的公式。為了能夠更快速找出公式,採取了「簡化」策略,從2個盤子與3個盤子開始研究。之後我們發現了從編號1-1開始可以透過「轉法一、二和轉盤子」到達所有的情況。而且轉法一、二所產生的環型圖案與規律就有如巧智拼球上綻放的花朵令人著迷。接下來在電腦的幫助下,我們使用矩陣運算了解了轉法相加的規律,並且透過了位置交換列出所有的狀況,繼而發現可以用4朵花覆蓋全部的3個盤子編號。最後根據我們的研究發現,我們找到了將所有情況回復原位的方法。

真相只有一個-不同環境指紋檢測方法比較與寧海德林法最佳化探討

在警局學習指紋鑑定中了解,要從線索裡找出犯罪的指紋是艱辛的,所以本次實驗就五種檢測法配合染色,了解不同材質的狀況,加上警局最常用的寧海德林試劑做最佳化研究,實驗發現如下: 不同材料適合的方法 1、吸水性材料指紋顯像最適方法為寧海德林法。 2、非吸水性材料指紋顯像以龍膽紫法、粉末法及氰丙烯酸酯法最適合。 寧海德林試劑最佳化 1、指紋浸泡寧海德林試劑約兩分鐘效果最理想。 2、指紋樣本以60℃烘30分鐘,顯像最佳。 3、酸會破壞指紋,鹼會溶化一部分指紋,在pH=6時寧海德林顯像最佳。 4、配置原始寧海德林試劑需六次萃取,可以發現在四次以內效果仍佳。 5、發現濃度在原始寧海德林試劑的60%仍有不錯表現,可以依此做改良。

一直乘以2

這個遊戲是個層層堆疊的數列,代表了一種有趣的乘法結果記錄:某一層的數列是將上一層的每一碼乘以2的乘積,依序排列起來。我們要求的是在第幾層時數列的長度會超過1000位? 我們還研究了乘數是3、4、5、…、10的情形。 本作品使用的方法為直觀觀察、樹狀圖和有向圖,去找到遞迴式。很遺憾,一直乘以7沒有找到一般式。然而,我們可以利用有向圖求得:給定某次運算後,知道其數字分佈後,透過「矩陣運算」得到下次運算後的長度。

當薑汁遇上牛奶~探討生薑蛋白酶對蛋白質凝固的影響

本研究探討鮮奶加入薑汁產生化學反應而使蛋白質凝固。經過一連串的實驗,發現薑汁與鮮奶比例1:6至1:60均可凝固,比例1:15凝固情形和口感都有不錯的呈現。鮮奶的最佳溫度為50℃~80℃,全脂或低脂鮮乳倒入薑汁中都會凝固。多種蛋白質飲品能與薑的蛋白酶起化學反應而凝固。沖泡奶粉須13%以上才能凝固。薑汁在低溫下能維持蛋白酶活性,中寮薑4℃可維持27天,其餘薑種4℃冷藏後7天的薑汁便失去活性,-18℃冷凍儲存的薑汁則可維持74天。薑塊於冷藏室可維持活性5天;於冷凍庫可維持活性15天。製作撞奶時,撞擊高度不影響結果,分次撞擊間隔時間須少於3分鐘,間隔30秒的輕微晃動仍可凝固;薑汁撞奶凝固最成功的反應時間須8分鐘以上。

遠離「塑」命-海需要開發淡菜足絲

近年來馬祖海漂垃圾及廢水污染的問題日益嚴重,對自然海景與生態環境的破壞力不容小覷,於是我們欲找尋替代物減輕對環境的傷害。馬祖餐桌上必有的美食-淡菜,食用前總把不可食用的強韌「足絲」剔除,我們由此天然的廢棄物作為發想,逐一透過實驗結果證實淡菜足絲的強度、耐熱、耐酸鹼、可染色和可分解的特性,符合作為尼龍替代物的需求;特別的是足絲同時具備優異的吸附重金屬能力,將使環境可逐漸恢復最初的潔淨。運用足絲的各項優點,我們開發出各式生活編織品及淨水器。足絲有著環保、低成本、功效佳等優點,因此可透過廢物再利用達到減少海洋汙染的期望。

自製竹蜻蜓與發射器探討升空原理

竹蜻蜓是適合親子共玩的童玩,從2篇中小學科展關於竹蜻蜓的研究中我們發現:以往製作竹蜻蜓的過程不夠精確,很難控制變因,且徒手拉繩的數據不盡客觀。 因此,我們開發各式模具並設計發射器,製作各式的竹蜻蜓。因為竹材有具韌性、易取得、易加工等優點,且同學只需研習3小時,即可製作出竹蜻蜓,非常適合高中生探究與實作課程。 我們以強韌不易變形的空心碳纖維管作轉軸,插入細鐵絲,以微調竹蜻蜓重量,並設計竹蜻蜓旋翼模具,可依需要微調旋翼的角度,大量複製規格一致的旋翼,使實驗結果具有再製性。此外,為模擬手搓起飛竹蜻蜓,我們製作可固定拉力的「竹蜻蜓發射平台」,得出較可靠的數據,不但可作為鄉土教材,也是直升機旋翼的初始研究。

「鏽」給你看—不鏽鋼生鏽之探討

不鏽鋼是會生鏽的。它之所以能在一般情況下不生鏽,是因為含有不易生鏽的成分,如鎳與鉻。根據高一所學:鋁的表面氧化層可防止其內部繼續氧化,故我們希望比較其與不鏽鋼的差異。首先取用市面上最常見的三種不鏽鋼:SUS 304、SUS 316和SUS 430,進行分項實驗。第一項為觀察不鏽鋼加熱至不同溫度時的顏色變化;接著依據我們的推測:不鏽鋼表面也有氧化層保護內部,於是設計各種抗氧化試驗並藉物理方法檢測其表面的粗糙度。再來試將其進行生鏽反應,生鏽反應主要肇因於水和氧,而酸液與食鹽又將加劇反應。先將調配後的溶液噴灑在不鏽鋼上遂放置於室溫中,再觀察其變化。由於不鏽鋼表面會產生褐色鐵鏽,因此最後再利用草酸將鏽去除,並觀察其重量變化。