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探究精神獎

「花多留得美永恆」─自製不凋花之研究

本研究主要探討長保花朵美麗不凋方法。由於花朵中含有水分,當這些水分揮發以後,這朵花就枯萎了,我們在日常生活中找尋甲醇、乙醇當成可脫水溶液,丙酮用來脫色,因此使用它們來做A液。B液是代替花的水分,而且要用不易揮發的溶劑,因此我們使用聚乙二醇搭配各種保濕溶劑來製作B液,最後終於做出美麗的不凋花。 為了把感覺變成科學的數字,我們利用色卡及含水率公式,找出不凋花製作最佳成分以及比例,做出美麗的不凋花。

愛吃地瓜的小珠

珍珠奶茶是臺灣首屈一指的手搖飲,但珍珠製作過程中,可能添加一些成分影響健康。本研究以市售地瓜粉探討珍珠在不同黑糖、水、地瓜粉的比例下;不同的保存模式及蒸煮條件下,對珍珠口感與味道的影響,藉此推論出影響珍珠彈性及口感的因素。並以金山地瓜自製成地瓜粉,利用此地瓜粉製作成珍珠和市售地瓜粉製作成的珍珠進行比較,分析兩者的差異性。希望藉由此研究,找出影響珍珠好吃的因素,並用自製的金山地瓜粉,做出好吃而且食材最天然的珍珠。

孑孓掰掰~智能水溝清理機

水溝清理機器人加裝導輪後約為29.5公分。清理模組採用「撈取式」來設計卡榫式鍊條、帶動棘輪和挖取鍊條,配合1:6的減速齒輪,能增加扭力。傾斜角60度搭配5個挖取鍊條,有最佳的撈取效果。車架採用三角形結構,車輪改成「棘狀後輪」,馬達加裝1:10的減速齒輪,穩定性高,能在泥濘的地面前進。採用NCUE BRAIN GO智能模組連接前後兩個超音波感測器,可判斷陰井位置,自主在兩個陰井間來回清理。前進動態為前進4秒倒退2秒,能有效脫離汙泥障礙。一邊前進一邊捕撈有最佳的捕捉孑孓效果,如果放置定點,捕捉效果較差。

「一」「試」搞定

延續國小五上自然水溶液酸鹼指示劑實驗,購買石蕊試紙時,意外接觸「廣用試紙」,才知道廣用試紙很好用!只用一張,就能知道水溶液的性質,還能檢測水溶液的pH值。但廣用試紙很貴!我們想要改善檢測水溶液性質時,必須使用紅、藍色石蕊試紙的缺點,經由一連串的實驗,我們發現: 1. 以紫色高麗菜汁製成的試紙,能改善石蕊試紙的缺點,只用一張,就可測得水溶液的性質。 2. 有些有色蔬果製成的酸鹼指示劑,顏色變化具有規律性,可以做出精準的蔬果酸鹼試紙,檢測不同pH值的水溶液。 3. 我們研發的蘋果試紙,具有天然環保、價格低廉、檢測準確、可自製的優點,可以改善紫色高麗菜不易取得及價格昂貴的缺點,讓水溶液酸鹼指示劑教學活動更有趣。

紙糊的房子蓋在哪裡好呢?—研究長腳蜂屬(Polistes sp.)的生態行為

長腳蜂屬於胡蜂科,長腳蜂亞科,本研究發現長腳蜂築巢高度與當年雨量有關:雨量多,蜂巢高度較高。築巢的位置有遮陰、照度較低。長腳蜂的警戒距離很短,不會主動攻擊人。對長腳蜂噴水可以暫停牠的動作是保護彼此可行的做法。 長腳蜂的主要行為:飛行、捕食、餵食、築巢、覓食、用口器排水等。一天中活動有2個高峰期,分別是上午7:00~9:00與下午17:00~19:00。長腳蜂回巢後的工作與其是否為主要繁殖期有關:繁殖極盛期時,長腳蜂上午餵食的工作次數頻繁;繁殖期進入尾聲,長腳蜂回巢後多在休息或探查巢室。此外,長腳蜂飛行路線同一天有共通性,受風速的影響很大。我們也可以從繭蓋數量的消長看出蜂巢生命力是否旺盛。

不能說的”蜜”密—可見光與近紫外線光譜分析蜂蜜品質

蜂蜜真偽及其品質優劣在市面上引發不少問題,本研究以12件國內外市售蜂蜜為材料,進行蜂蜜飲用口感品評、7項物化分析實驗且與CNS品質規範進行比較,再將其結果利用可見光與紫外線光譜儀測定進行相關性探討,找出3個光譜範圍和3個特定波長可鑑別蜜種、產地和品質。最後將各樣本光譜吸收度作迴歸分析,發現同蜜種的R2值可達0.85以上,表示本研究光譜檢測法對於蜜種判別有不錯的準確率。此外,光譜資料與花粉計數實驗比對,可用光譜儀在272 nm黃酮類化合物吸收峰來對應花粉含量,用於判斷蜂蜜相關營養成分含量多寡。本研究綜觀蜂蜜口感評鑑、物化實驗結果與光譜分析得知:可將光譜分析用於鑑定蜂蜜蜜種、產地,並結合傳統檢驗以確認蜂蜜品質優劣。

Menger Sponge點邊面的探討

給定正立方體,執行以下動作:(1)把正立方體平均分割為27個小正立方體;(2)把每一面的中間的小正立方體刪除掉,亦將最中心的小正立方體刪除掉;(3)把遺留下來的小正立方體都依序重複步驟(1)、(2)。重複以上步驟,若操作n回後,則將殘存形體稱為第n階的『門格海綿Menger sponge』,並記為Mn 。本文將第n階的門格海綿Mn視為由『true vertices、true edges、true faces』所組合而成的幾何形體,分析結構並建立遞迴關係式來計算出Mn中三者的數量,進一步分別運用『Total Angular Defect Formula』和『遞迴堆疊的結構關係』計算出門格海綿的虧格數。

異卵離子搞叛逆-探討非共同離子效應

影響化學平衡的因素有很多種,其中在高中化學課本中提到同離子效應,我們想知道,若加入不同種類的離子,是否也會產生類似同離子的「非」共同離子效應。 我們設計以pH值及電導度來測量,了解難溶鹽類的溶解度,選擇有氫氧根的難溶鹽與中性的易溶電解質作為實驗藥品,根據銅離子效應的實驗,推測非共同離子效應會使得溶液溶解度降低,氫氧根濃度下降pH值跟著下降;隨離子濃度減少電導度也會下降。 根據實驗數值,有Ca(OH)2加KCl、Cu(OH)2加KNO3、Ni(OH)2加KNO3的pH值和導電度都有下降趨勢,符合預期中非共同離子效應的結果。 我們未來會用KBr及以Na+為陽離子的強電解質來進行更進一步地確認;針對有色離子做吸收光譜實驗,確認非共同離子效應的存在。

呼天換「遞」「迴」山倒海--從佩爾方程式談起

在遞迴方程式x2-ky2=c中,我們分成四個階段進行研究,首先由目的一找到其系統性解法後,接著適當代入k值或者是c值,得到的方程式運用在國中數學上,依目的二到目的四分成三個部分逐一探討。 一、探討遞迴方程式x2-ky2=1與x2-ky2=c解之間的關聯性。 二、利用遞迴方程式x2-ky2=1的解,探討無理數√k的近似值。 三、利用遞迴方程式x2-2y2=-d2,探討直角三角形畢氏數的繁衍。 四、利用遞迴方程式x2-10y2=-d2,探討中線垂直三角形三邊長的繁衍。 經過研究後,發現遞迴方程式x2-ky2=c的應用性及實用性比想像中的要好太多了,不只得到的結果,還與國中課本所教的的觀念是可互相呼應,且還更為精準與具備解的完備性,其推廣範圍真的非常廣大。

雲端也行~智慧型黑棘蟻觀察箱

黑棘蟻(polyrhachis dives)為台灣常見本土的大型蟻種;它體型碩大容易觀察,是了解馬蟻生態重要的蟻種,同時也是入侵本島、危害環境的紅火蟻剋星。黑棘蟻對溫度、濕度、食物及水源十分依賴,環境不良便會強力的遷徙。本作品採用剪枝法摘取蟻窩,保持黑棘蟻完整的族群,放置於智慧型黑棘蟻觀察箱飼養。智慧型黑棘蟻觀察箱有以下的特點:1.觀察箱配有Webduino晶片控制溫、濕度感應器自動控制排風系統,使觀察箱保持最適合的環境。2.利用水位感測器及沉水馬達自動補水。3.利用google表單自動紀錄觀察箱的環境變化。4.利用網路遠端操控觀察箱。