全國中小學科展

第58屆--民國107年

似水留黏 ~ 黏黏的留言條

此研究探討利用廚房常見的天然材料,製作天然無化學成分且方便有效的天然留言條。研究過程中選擇糯米粉、太白粉、白米飯、高筋麵粉、中筋麵粉以及低筋麵粉製作,探討不同粉水比例、水溫與添加各種廚房常見材料,以自製的承重力實驗架設,量化尋出能夠適當製作出可以廣泛應用,方便、經濟、環保、無化學成分、實用性高的天然留言條之最佳方法,甚至進一步構思實作在生活上其他方面的應用,充分發揮粉水黏性的應用價值。

高效能自動換水水族缸

應用抽水馬桶的原理,設計製造新式水族缸,能達到省時、省力、不會驚嚇到水族缸內的魚等功能,經由實測證實其功能,並經由問卷確定有量產的可行性;本水族缸對於規模越大的單位,效能越高。如果量產,水族館、學術單位水族實驗室、研究機構、大展場或大型水族館將是最有利的市場。

重整勾股—迭代互質畢氏數

研究目的是證明貝格倫、普萊斯與菲爾斯托夫三元樹中所有互質畢氏數相等。研究動機是在這三種三元樹中存在著某些相同的互質畢氏數,如費馬三元數等,我因此猜想這三種三元樹中所有互質畢氏數相等。研究方法是由歐幾里得家族的生成公式與這三種三元樹中的3階方陣迭代公式建立2階方陣迭代公式,然後由2階方陣迭代公式與歐幾里得家族的生成公式探討歐幾里得家族中任一互質畢氏數在這三種三元樹中的迭代路徑。研究結果是由2階方陣迭代公式與歐幾里得家族的生成公式證明了這三種三元樹中所有互質畢氏數相等,建立歐幾里得家族中任一互質畢氏數在這三種三元樹中的迭代路徑碼,改良了普萊斯的建立方法,我未來展望是想將迭代路徑碼運用於密碼學。

大吃一「晶」—探討藥物分子料理鐵劑晶球的緩釋作用現象

本研究利用海藻酸鈉與鐵離子螯合交聯形成的分子料理鐵劑晶球,來進行探討鐵離子的緩釋作用現象,我們設計一部自製 「3+1管」晶球量產製造器,來精準控制晶球的大小、硬度,並量產晶球,及比較二價亞鐵離子和三價鐵離子晶球的成型差異,與影響晶球緩釋速率的因子。由實驗研究重大發現: 發現一:硫酸亞鐵晶球,軟爛扁塌不易成球型;而硫酸鐵晶球,可成球型且彼此不易沾連,適合做為探討藥物分子料理鐵劑晶球的緩釋作用對象。 發現二:光波長400nm最適合做為硫酸鐵鐵劑晶球,緩釋鐵離子濃度吸光度測定標準。 發現三:晶球內鐵離子濃度愈高、晶球化時間愈久、緩釋時間愈久、緩釋液溫度愈高、緩釋液愈酸或愈鹼,皆會使硫酸鐵晶球緩釋出的鐵離子量增加。

有趣的光雕秀—探討浮空投影的效果

本研究探討透明度、不同形體及比例的投影器模型對浮空投影效果之影響;應用最佳比例的模型,瞭解改變投影來源、光線環境、圖片背景色,及盛裝透明液體,對浮空投影效果之影響。實驗顯示:裁切透明的小型保特瓶瓶口,放在手機上,即可呈現浮空投影的效果,以透明、平滑、下方開口小的瓶口投影效果較好。用透明膠片製成每面下底邊長1.5cm、上底邊長7cm、高4cm的梯形所組成的四面柱投影器,再以此最佳比例依投影螢幕寬度等比例放大,就能放在不同投影來源上,成像效果良好。在室內不開燈環境下,浮空投影效果最佳。投影圖片背景色為黑色最能突顯投影主體,投影效果佳。投影器有無盛裝透明液體,成像效果差異小。因此,善用生活中物品,即可讓影像立體化。

『微』『錳』先生-乾電池中可回收、可替換式之二氧化錳微膠囊試紙研究

明膠作為殼材包覆乾電池去極劑,在10%二氧化錳-明膠溶液(明膠與水質量為1:13)中以10%草酸交聯可得到最佳功能效率、最佳承受應力並且能將二氧化錳100%包覆回收的去極劑紙膜,該紙膜可以較散佈式二氧化錳提供38%的電壓,卻能與氯化銨等低污染性電解糊料作100%分離與回收,減少重金屬汙染問題,值得開發利用。在微膠囊製程,建議配方為15%酒精水溶液、0.5%明膠、1%二氧化錳之中性溶液,待噴霧成膠囊後用5%草酸水溶液進行交聯。使用超音波霧化器控制其噴濺高度與時間,得到15-25公分間以20分鐘為最佳噴濺時間 ,此模組化條件能幫助開發家用微膠囊製備系統,用以居家清潔、替換式電解質試紙與美妝保養品之小型家電中。

「鐵」劃「銀」鉤—奈米銀活性碳磁流體複合物之應用

為了改善自然界常見的兩種水汙染:有毒色素與大腸桿菌,本研究將活性碳接上鐵磁流體,以低成本的活性碳製作成吸附色素並可回收再利用的鐵磁流體,再將奈米銀摻混在本研究複合物多孔性物質的表面,藉由調控活性碳和不同的銀離子濃度及比例,確定最佳的製備條件,並對其抗菌性能進行測試,以達到回收再利用、改善水資源的目的。 本研究摻混奈米銀粒徑在一固定範圍內溶解析出,因此殺菌力強。在選定的溫度範圍內仍保有磁性,具有回收便利,淨化水質後較無污染等優點;此外,在常溫常壓下保存六個月後,發現其磁力並未明顯消失,不僅具有長期性的利用價值,且成本低廉,未來有極大的潛力能夠廣泛應用於大型住家水塔或泳池殺菌除臭,吸附去除有害物質。

圓周上跳躍回歸問題之研究

圓周上相異n個點,將圓周分割成n段弧,每次每個點沿逆時針方向變換成與下一點所成弧之中點,若某點經m次變換後回到初始點,則m的最小值以及m的所有可能值為何?我們發現,m的最小值為n+2。更進一步發現,m的充要條件為m≧n+2且m≠kn-1, kn, kn+1,其中k為正奇數。接著,我們將問題一般化,圓周上相異n個點,沿逆時針方向變換成與下一點所成弧之p:q處,若某點經m次變換後回到初始點,則m的最小值以及m的所有可能值為何?同時,我們也針對n個點具特殊初始位置座標來研究其回歸性質。

風「聲」「Hz」唳-不同桌球旋球驅動球桌基頻振動之研究

從不同旋球撞擊球桌的聲音會有差異,利用發球機進行桌球選手的實測,發現選手分辨不同旋球之撞擊聲與年齡及練習時數有關。 我們將錄製的撞擊聲經過Godewave及Origin進行頻譜分析,發現球桌振動的基頻有133Hz、153Hz、180 Hz、200 Hz,並判斷音色及音高略有不同。 我們試著找影響球桌基頻振幅組成的原因,測量了不同的球速、飛行距離及球桌角度的撞擊聲,發現正向力不同及撞擊位置不同,也會影響球桌基頻的驅動,但發現並無絕對關係。最後量測球桌邊長,利用公式v = f×λ代入計算,發現基頻與球桌特徵長度相符,並且推論旋轉方向與特徵長度方向為平行,可得之兩者有顯著關係。

一「麩」「蟲」咻——探討環境壓力對大麥蟲生長狀況之影響

本實驗的主要目的為探討大麥蟲改變生長環境對其生長速率的快慢及生存方式的影響,來操作實驗探究脫皮的次數有無增加及不同時間的體重長期變化。我們分別以不同的環境因子來操作實驗(溫度、濕度、不同食物種類、空間大小、環境壓力、光線強弱、藥品),觀察不同環境因子中有無增減其脫皮體重成長速率。 根據實驗結果發現在施予不同的環境因子下,大麥蟲確實會對其產生不同的變化。例如:在不同的生長空間下,大麥蟲的脫皮次數會因為生長空間增加或減少;施予不同環境壓力,大麥蟲之體重變化會隨著施予壓力的不同而呈現加重或減輕的狀態。我們也意外地發現在加入麥麩的環境下大麥蟲的化蛹率會有顯著的增加,遂亦成為了本實驗的關鍵操作變因。