全國中小學科展

第58屆--民國107年

「果」不其然!電來了~環保再製果汁電池之研究與應用

本實驗是要發現影響果汁電池發電效能的因素,結果發現電極距離越近,電極深度越深,電極接觸面積越大,所得到發電效能會比較好。至於電極金屬片種類以鎂-銅電極組合最好,但價格比較昂貴,一般以第二好的鋅-銅電極組合比較適合。還有影響發電效能的果汁濃度與溫度,發現濃度及溫度越高,所得到發電效能也會比較好。還有串聯越多果汁電池,電壓越高,電流則幾乎沒甚麼劇烈變化;並聯則剛好相反。最後在探討果汁電池日常生活應用時,發現可以推動螺旋槳船,並且把果汁加了酵母菌做成果汁酒;還可以加乳酸菌做成果汁優酪乳;更可以加入醋酸菌做成果汁醋,進一步做成各種不同金屬電極組合形式的電池來代替一般市售的乾電池,成為最環保的新能源。

運用雷達回波研究柯羅莎颱風眼牆結構

本研究運用大氣水文資料庫的五分山雷達資料,經軟體程式碼編寫讀檔分析出2007年10月柯羅莎颱風侵台期間的雷達回波,發現如下: 一、此颱風結構非對稱且有類雙眼牆的結構,在靠近台灣時受地形影響有內外眼牆再度整合的現象。 二、眼牆大小在高低層不一致,並有週期性的震盪變化。 三、在颱風眼內下沉氣流範圍仍發展出對流胞的特殊性。 四、可藉由雷達回波應用在眼牆附近區域即時強降雨災害的預報。

應變規運用於拔河練習之研究

本設計利用了應變規(Strain Gauge)的原理去製作一台可以量測拔河時繩子兩端的施加力量值,本設計採用的原理是當應變規受力時其電阻值會因為不同的力量而產生不同的應變的變化。進一步地,本設計的準確性也進行了校正。透過拔河繩拉力所產生的應變造成電阻變化,來轉換成力量數值,而利用自已設計製造的夾具,放置在拔河繩上並固定在繩子的兩側,分析其應力應變和受力狀況來測出力量值。本設計只用簡單的應變規、電子顯示器和電子零件,低成本、簡單構造的設計來達成本研究之目的,來解決拔河過程中比賽的兩隊平衡力之顯示,使拔河更增加樂趣,增加拔河的趣味性、數值化。

當機立「斷」—— 浮萍自裂脫險的機制與生態意義

浮萍在逆境下葉狀體會有分離的現象,本研究證實:浮萍透過葉狀體分離,增加逃離逆境的機率,提升族群生存率。此分離機制受到過氧化物質(H2O2)的調控,逆境下,浮萍母葉節處(node)的H2O2含量上升並誘導細胞死亡,進而造成連接構造斷裂,另能透過乙烯途徑活化纖維素分解酶使葉狀體分離。我們也發現青萍及紫萍具不同生存策略:青萍對H2O2的高敏感度使其能在逆境下快速分離,進而降低其葉狀體間的內聚力,更容易藉由風吹或水流加速逃離逆境;紫萍則對H2O2較不敏感且內聚力大,以較大的單一個體及對逆境的高耐受性來渡過危機。蛋白質含量極高的浮萍是蛋白質補給品的好原料,期待分離機制的深入研究能應用在浮萍種植上,使其快速分離提升產量,應對將到來的糧食危機。

社工執行兒童及少年福利與權益保障法之實務困境—以花蓮某社福機構家庭處遇計畫為例

有鑑於國內兒少虐待問題日益嚴重,筆者以《兒童及少年福利與權益法》為核心,分析家庭處遇相關法規,並以半結構式訪談法了解社工執行家庭處遇計畫的實務困境。在研究過程中,筆者發現在面對兒童、少年、家長、社會制度與行政、其他專業網絡單位、司法時,社工均面臨一定程度的困境。希望透過此研究,能讓更多人看見兒少保社工在陪伴受虐兒回家這條路上的困難和無奈,進而分享溫暖與關懷。

風度「偏偏」-分析颱風風場的不對稱性及實驗模擬

為分析侵台颱風風場的不對稱性,本研究分析測站的實際風速資料,並設計氣流場實驗模擬。我們發現,未受地形破壞前,西行颱風半徑普遍是西>東,北>南,可能受高壓位置、東北信風造成;北行颱風大氣環境複雜,6號路徑颱風大多南>北,可能是颱風引進西南風造成,部分颱風與東北風共伴使北側大;7號路徑為西北側大;8~9號路徑為東北側大。地形阻擋也會使風場結構產生變化,背風側產生尾流區,在氣流輻合處形成噴流區等。本研究也以氣流場模擬颱風不對稱性並測量風速,我們發現改變吸力強度、裝置深度可模擬不同範圍的颱風,改變引流孔開關可使風場不對稱,放置障礙物及台灣模型可於背風側形成尾流、副低壓區等,模擬結果均以等風速圖呈現。

以機器學習模型為主旋律配置和弦

本研究訓練出機器學習中的隨機森林模型,以流行音樂的主旋律為輸入,輸出適合該段主旋律的和弦,而模型預測結果分布中得到的和弦功能與相互關係和樂理中的和弦功能理論大致吻合。在輸入的特徵值沒有使用連續性的樂句的條件下,本研究也分析了使用所謂「循環代碼」對於提高模型預測正確率的貢獻度,結果是有顯著的正面影響。本研究所聚焦的「配和弦」具體化創作構想(主旋律)的功能,因此與歌曲分析或音樂生成大不相同、而具有電腦輔助創作的獨特研究價值。

「隔」格不入─阻隔集最小值之性質研究

本篇研究中考慮在m×n棋盤中放置若干阻隔點,使得給定的圖形A經任意旋轉翻轉並放入棋盤中,皆會碰到阻隔點,這些阻隔點所形成的集合稱之為「阻隔集」。我們的目標是先有根據地推測阻隔點的排列方式,再證明我們的推測是正確的,以求出阻隔集的最小值。 相關參考資料大多利用窮舉法猜測答案,故此份研究報告首先釐清原題並補充參考資料的不足,即考慮以下三種二維平面圖形A:Sr(表r×r的正方形)、Pr(表1×r 的長方形)和Lr(表Pr末端旁接上一個方格的圖形),求出b(m, n, A)之值並證明。最後將原題的平面概念延伸至三維空間m×n×l長方體),研究圖形S'r(表r×r×r的正方體)、P'r(表兩邊為1、一邊為r的長方體)和L'r(表P'r末端旁接上一個方塊的圖形),求出b(m, n, l, A)之值並證明。

揭開薑汁撞奶的神秘面紗

薑汁撞奶會產生凝固是牛奶中的酪蛋白與薑汁蛋白酶發生反應,酪蛋白濃度需要達到10%以上才會形成完整的塊狀凝固。乳清蛋白具有較高的熱敏感性,牛乳加熱產生的奶皮,推測可能是乳清蛋白。奶精蛋白質含量很少,離心後在溶液上方有類似脂肪的物質,易造成身體的負擔。脂肪含量會影響薑汁撞奶,少了脂肪便少了疏水性,不容易形成凝固。不是每ㄧ種薑都能與酪蛋白產生凝固反應,薑汁蛋白酶含量才是關鍵。薑汁蛋白酶活性會受到高溫破壞,耐熱溫度約60℃以內;種植年份越久的薑,薑汁蛋白酶含量越多,產生凝固反應時耐熱溫度越高。發芽的薑仍具有薑汁蛋白酶,新芽如同嫩薑,幾乎沒有薑汁蛋白酶。將製作順序顛倒,把薑汁倒入牛奶中不會有明顯的凝固情形。

暗箱來找「茶」—利用自製暗箱偵測溶液的抗氧化能力

本篇利用改良過的暗箱及裝設光敏電阻,研究哪些變因會影響魯米諾的化學發光亮度。實驗結果顯示,氫氧化鈉、赤血鹽、過氧化氫及魯米諾的濃度,會影響魯米諾的發光亮度。魯米諾在低濃度時,濃度與發光亮度成正比,而抗氧化劑會抑制魯米諾的發光亮度,我們利用此特性做出單寧酸和維生素C濃度與發光亮度的檢量線,進一步判斷紅茶及綠茶在回沖數次後,紅茶及綠茶的茶水內抗氧化劑的相對含量。另外我們發現葡萄糖對魯米諾最大發光亮度有增敏現象,利用此一性質做出葡萄糖與發光亮度的檢量線,希望藉由此實驗開發出檢測人體血糖濃度的方法,作為糖尿病的檢測依據。