全國中小學科展

第57屆--民國106年

我的行動電源免充電

現代人對隨身電子產品的需求與依賴性是愈來愈大,”沒有電可用”這件事是不容許發生的。因此在緊急狀況下由人類的力量自行發電,是勢在必行,值得研究發展的。 我們利用廢棄光碟機改裝的發電機透過USB輸出,可以用於如手電筒、電風扇,甚至對手機充電。我們能透過合作發電,來補足效率不足的問題。 我們從廢棄的光碟機改裝成的發電裝置具有以下特色: 1.簡單裝置就可發電。 2.利用廢棄材料,回收再利用,較環保。 3.隨時隨地都能用,不受環境限制。利用自己的力量發電,有成就感。 4.USB規格,適用範圍廣。 5.體積小,攜帶、收納方便,不佔空間。 6.以自己的力量發電,減少火力發電的碳排放,為環境保護盡一份綿薄之力。

千里送伯勞-紅尾伯勞的習性、掠食習慣和棲息

紅尾伯勞在台屬冬候鳥,來台至少有兩個亞種; 本實驗主要是記錄紅尾伯勞來臺過冬,在衛武營地區的分布、停留情況、滯留時間、覓食習性來做探討,透過定期走訪衛武營,實際到野外觀察,進而討論出紅尾伯勞偏好的棲息位置和選擇停留的物體以及經常捕食的獵物與環境的關聯性。

如膠似漆-伏打膠體電池放電速率之研究

伏打膠體電池以洋菜膠電解液添加硝酸鈉溶液當作鹽橋,改進了傳統鋅-銅電池的缺點。我們發現極板電解液改採用硝酸鋅、硝酸銅,增大極板面積,減小洋菜膠厚度及極板距離,明顯提升電池的電流強度。 為了更深入探討電池放電速率與電解質溶液溫度的關係,於是依據阿瑞尼士方程式: ln(k)= +ln(A),利用ln(k)對1/T作圖得一直線,可以得到直線斜率為-Ea/R。 相同濃度之下,電解質溶液溫度(T)愈高,電池的電流強度愈大,電阻愈小,電池放電速率(k=ΔI/ t)愈快。 實驗結果得知,不同種類的伏打膠體電池(鎂-銅、鋁-銅、鋅-銅、鐵-銅、鉛-銅),當中以(Mg |Mg2+|| NaNO3 || Cu2+|Cu)的活化能(Ea)小,電阻(R)小,放電速率(k)居中,當作伏打膠體電池較為合適。

環管共舞-橡皮筋於管柱落下的運動研究

橡皮筋於PVC管落下時,會因為與PVC管接觸而產生碰撞及摩擦,開始造成橡皮筋不規則旋轉,橡皮筋至一段時間後會進入規律運動,整體落下運動會趨於等速運動。本研究以有橡皮筋無貼緊、落下方位角、PVC管管徑、PVC管斜度等因素,探討橡皮筋在旋轉過程中的差異,並拍攝過程影片,藉由Tracker、Inkscape等軟體分析,去探討旋轉圈數、橡皮筋落下速率、橡皮筋運動過程等變化,並記錄橡皮筋運動軌跡,分析整體及單一參考點的運動方式。

我把「溶液」翻轉了!-不同酸鹼值水溶液與栽培介質對黑豆生長之影響

本研究經實驗結果發現,在發芽率部分,以pH值為6.1棉花培養皿種植黑豆,滴入pH7.0中性水溶液的發芽率最高;培養土pH值為7.7,在培養土中種植黑豆,澆灑不同酸鹼值的水溶液,黑豆發芽率良好,約為95%~100%;校園中的土壤pH值約為8.2,將黑豆種植在土壤中,黑豆發芽率皆可達到100%。 在黑豆生長高度部分,將黑豆種植在培養土中,澆灑中性水溶液的黑豆剛開始生長較為緩慢,最後高度最高。將黑豆種植在土壤中,以澆灑中性水溶液的黑豆生長最快速。而黑豆生病枯萎發生率部分,栽培介質為培養土或土壤皆是以鹼性水溶液的黑豆生病率最高。最後關於黑豆的豆莢的平均長度和平均重量以澆灑酸性水溶液的豆莢最長;豆莢數量上以澆灑鹼性水溶液的豆莢數量最多。

雨棍的奧祕

雨棍可發出如雨滴或流水的聲音,相傳為原住民用來祈雨的古老樂器。本研究利用簡單材料,探討釘子數量、釘子排列方式、置入顆粒大小、釘子種類、筒子材質對雨棍聲音的影響。研究結果發現:釘子越多、左右距離越近、置入顆粒越大、釘子越粗,雨棍單次翻轉聲音持續的時間越長。雨棍聲音的分貝數則會受到釘子數量、釘子排列方式、置入顆粒、筒子材質的影響。竹筒搭配竹籤與白米,三者都是自然材質,可以做出最接近流水聲的雨棍。

水中沙畫家

無意間將一團濕沙子往水裡丟,發現掉入水中後會形成一個環內部有一個圓,看起來有點像土星加上土星環的形狀。我們研究濕沙子的質量、顆粒大小及形狀,亦改變水的深度、不同的水溶液、濕沙子掉落高度等變因對沙子於水中成圓的影響。透過實驗發現,以上各種因素都會影響到沙子成圓的結果。為了更進一步了解沙子成圓的機制,我們透過高速攝影所得到的高速影像,發現濕沙子在水中落下的過程中,由於沙子周圍壓力小而中間壓力大,使得沙子形成了由外向圓內轉動的漩渦現象,沙子因此向外擴散而變大,中間形成中空圓環,落下至底部前都持續的變大,而漂浮於水中的沙子則最後掉落於圓環中間,以至於形成一個像土星加上土星環的形狀。

數的循環

我們欲證明任意n個正整數(n>1)之數列,其相鄰兩數相減之絕對值形成一個新數列,重複這個"運算"之數列是否具有循環性,並試圖找出其循環節次。 例: 0000 2 3 4 2 3 0001 1 1 2 1 1 0002 0 1 1 0 0 0003 1 0 1 0 0 0004 1 1 1 0 1 0005 0 0 1 1 0 0006 0 1 0 1 0 0007 1 1 1 1 0 0008 0 0 0 1 1 0009 0 0 1 0 1 0010 0 1 1 1 1 0011 1 0 0 0 1 0012 1 0 0 1 0 0013 1 0 1 1 1 0014 1 1 0 0 0 0015 0 1 0 0 1 0016 1 1 0 1 1 0017 0 1 1 0 0 }〈a_2 〉=〈a_17〉=0 1 1 0 0, 其循環節次為17-2=15次 此"運算"的循環節次為15(週期為15)

花酵母的神奇魔法

這是一個以天然花朵為酵種,尋找發酵的過程。 實驗發現大自然中的花朵具有天然酵母的存在,水生植物茭白筍亦能發酵,由於來源不同,在發酵過程中所產生的微生物菌落不盡相同,所製備出來的花酵母原液,會呈現不同的顏色、香氣與風味,引發我們探索的興趣。因選材差異,發酵的速率會有不同,快則兩天就有變化,會隨環境、溫度、冷熱、季節不同有所差別,發酵過程有時充滿爆發力,有時又毫無動靜,很具挑戰性。天然花酵母製作的麵包,整體喜好度以原液烘焙高於麵種麵包,顯示大家對花酵母原液麵包的接受度高,喜歡保有較多花香氣,有彈性的口感;相對的麵種麵包酸味明顯,較不符合一般人的口感經驗,但麵種麵包的品質特性十分優良,亦值得後續研究。

Cheerios Effect 水面上微小浮體運動的影響

本實驗探討浮體在水面上聚集、吸引的現象,由測量運動討論其運動過程中所受各種力的變化。 討論兩球體吸引的模型,由位移與時間關係圖推測模型,發現其運動與時間接近指數變化,但後段卻有x2與時間t的線性關係。因此可推測其後段模型中阻力與速率成正比。 接著改以密度>1的圖釘,討論其運動與水面上凸高度之關係。發現除了速率與位移有對數關係外,其對數係數也與高度成正比。經由實驗,與容器壁的吸引運動可寫成與相吸運動類似的方程,再利用鏡像法加上修正項得出臨界距離。並由實驗得平均密度與受力的關係,以及表面張力與受力的關係。 未來將探討油滴在水面上的運動,進而發想不同的汙染物於水面上的聚集。