全國中小學科展

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團隊合作獎

百元有找~簡易清淨抽排氣箱之研究

我們利用馬達電流磁效應原理,組合抽風扇及排風扇的電能轉換成動能的設計,成功地自組出百元有找的簡易型的清淨抽排氣箱。對於經費拮拒,動輒幾萬元的大型抽氣櫃設備都缺的國中實驗室而言,我們的設計,無疑地解決了學校需抽氣櫃或無菌操作台來做實驗之問題。

風馳電騁—高雄市推動電動機車策略之探討

節能與降低二氧化碳已是全世界各國共同努力的目標,為了解決空污嚴重問題,政府鼓勵民眾汰換老舊機車,選購節能、低汙染的電動機車。本研究以高雄地區為研究範圍,採用問卷調查,以及利用地理資訊系統進行繪圖分析,檢視民眾使用或購買電動機車的意願,並探討設置電動機車充電站的配置,以期達到電動機車推廣之目的。研究結果顯示,政府與業者能藉由舉辦試乘活動的體驗式經濟,以增加消費者的購買意願;其次,現有電動機車所使用的電池都有所不同,若是未來能有個公版電池和雙容規格的的電動機車,可提升其便利性。最後,擴增加電站的數量,減低使用者的「里程焦慮」,有利於推廣電動機車使用的服務範圍。

「魚」貫而入-衣魚習性與其生存方式之探討

一般民眾利用化學性的方式驅離衣魚,但這些方法可能造成環境氣味不佳及危害人體健康,甚至可能致癌,本研究發現利用80000Hz超音波播放24小時可完全消滅衣魚。研究過程中亦發現衣魚的行為模式可分三類:主動者、被動者、不動者。將衣魚放入新環境,主動者可立即搜索新環境,並將訊息傳遞給被動者,使被動者跟隨,但不動者接受訊息後卻完全不動。因此超音波法對於不動者無環境限制,而應用在主動者和被動者,則須在封閉的環境下。我們亦發現衣魚會攝食低密度聚乙烯,利用傅立葉紅外線光譜儀分析排泄物,發現低密度聚乙烯確實會被分解,因此可應用此種生物特性減輕環境中塑膠汙染的壓力。

蘚苔植物的妙用─以苔土種植豆科植物之研究探討

蘚苔植物是最早出現在陸地上的植物,具有角質層可防止水分散失,但不具維管束,所以個體矮小。我們選用三種蘚苔作為實驗植物:地錢、土馬騌及泥炭苔,在停止澆水10天後,發現三種蘚苔皆呈現枯黃樣,接續每日澆水,只有泥炭苔可恢復原本翠綠色;地錢部分變綠;土馬騌枯黃的地方持續枯黃。利用蘚苔作為基質來種植豆科植物,我們發現豆苗發育良好且停止澆水後仍有明顯生長(p<0.05)。研究中我們在地錢內萃取出萜類油體,將此萜類進行黑翅蕈蚋(Sciaridae sp.)的趨性測驗,發現黑翅蕈蚋皆呈現負趨化性(遠離萜類)。地錢不但可維持濕潤且含有養分,因其具有萜類油體的味道,使黑翅蕈蚋不喜靠近,所以可作為良好的苔土基質。

一線四心---圓內接多邊形的歐拉線

三角形的外心O、重心G、九點圓圓心K和垂心H會依序在同一直線上,這條直線就稱為三角形的歐拉線,滿足OG ̅:GK ̅:KH ̅=2:1:3。我們發現當多邊形有外接圓時,也會有相對應的結果。即圓內接(n≥3)邊形A1 A2⋯An-1An的外心O、重心G、歐拉圓圓心K和垂心H也會依序在同一直線上,不妨稱此直線為圓內接多邊形的歐拉線,滿足OG ̅:GK ̅:KH ̅=2:(n-2):n。 此外,我們發現三角形的外心O、內心O1、旁心三角形的外心O2也會共線,且O點為O1 O2 ̅的中點;而當多邊形同時有外接圓和內切圓時,也會有相同的結果。即雙心n(n≥3)邊形A1A2⋯An-1An的外心O正好是內心O1和旁心n邊形的外心O2之中點。

你可以再瞄準一點─旋轉火箭

我們把尾翼黏成有偏折角度,想試試火箭會怎麼飛行。結果火箭如同我們預期一邊旋轉一邊飛行,但距離卻沒有變近。於是我們先做出最佳發射角度43〫。然後我們以43〫跟不同的打氣磅數作實驗發現:1.尾翼偏折角度在10〫~15〫會是旋轉最穩定且飛行距離最遠的角度。2.我們利用Tracker軟體來分析空氣火箭的飛行軌跡、及速度、加速度。3.我們再利用自製儀器測量空氣火箭在不同磅數時衝力有多大。4.我們利用電動打氣機與風速計測量空氣火箭在不同磅數時噴出空氣的時間與風速為多少。5.最後我們自製風洞、模擬空氣火箭在空氣中的旋轉狀態,利用超慢速錄影看見空氣是如何通過旋轉火箭,最後發現旋轉火箭就跟槍管膛線是一樣的功用。

鹽鹼土的碳封存法則

本研究以台灣三大岩類做CO2吸附實驗,以期能了解其吸附效果.其中以火成岩(Igneous Rock)的玄武岩(Basalt)與石英安山岩(Dacite);變質岩(MetamorpHic Rock)的蛇紋岩(Serpentine);沉積岩(Sedimentary Rock)的長石砂岩(Arkose);亦以岩石風化物的鹽鹼化土壤(Salinized soil)作為反應物。由酸鹼度pH值、溫度變化CO2吸收量得知,鹼性土壤封存二氧化碳的效率最高,同時有助於中和鹽鹼化作用,進而改良地質,且CO2吸附能力與實驗粒徑呈負相關,實驗物中化學成份含的 Ca、Mg量越多,CO2反應速率愈佳,CO2吸附效果依序為鹽鹼化土壤>蛇紋岩>長石砂岩>玄武岩>安山岩。

雌雄莫辨-蘋果螺繁殖行為之探討

蘋果螺(Biomphalaria glabrata)只吃藻不吃草的特性成為水族世界熱門觀賞螺,但牠繁殖力超強,於是我們針對蘋果螺的雌雄同體身體構造及其特殊繁殖行為進行觀察研究。我們觀察研究每一對蘋果螺繁殖期產卵約二十幾顆卵囊,每個卵囊約有二十顆卵,卵的孵化時間只要十天左右。透過水迷宮設計觀察蘋果螺的求偶行為,在相同的水迷宮下,兩隻會合的時間會變短,代表牠們具有學習的能力。雌雄同體的蘋果螺用主動求偶行為判別雄性蘋果螺,並發現積極求偶行為的蘋果螺會產下較多的卵。透過不同體型的交配組合,得知蘋果螺以雄性器官為優先發育。在產卵條件的研究中發現,水溫在高於25度或低於20度、全暗的環境及水中二氧化碳量濃度高的條件下,產卵率都會明顯降低。

制震阻尼系統在縮尺建物消能運用之初步評估探討

台灣位於歐亞地震板塊間,地震頻繁,近年由於高樓林立,結構物耐震日形重要,國內外研究中心相繼投入相當成本進行相關試驗,因此我們想透過本專題去探討藉由在縮尺建物中安裝制震阻尼系統,紀錄結構之減震效益。 本研究目的電腦繪圖與雷射切割進行制震阻尼系統設計,配合多款感測儀器設備進行縮尺模型之耐震試驗,並透過實驗模擬不同地震波下,比對制震阻尼系統模型之位移、軸力與加速度是否有相同之消能效益趨勢?並討論他們在實驗後各方面的特性差異並做比較,依結果數據,以「適用範圍」、「經濟效益」、「減震程度」三點進行評估探討,本研究之制震阻尼系統中於中週期高阻尼元件安裝2/3層樓以上皆具有理想降低地震力損害。

探究『本原畢氏三元數組、直角△內切圓半徑及多角數』之關聯與延伸

此作品研究「本原畢氏三元數組與直角△內切圓半徑為自然數所對應三邊長亦自然數,及多角數三者之間的關係。我們先由本原畢氏三元數組經由推導過程,找出本原畢氏三元數組(a,b,c)中的生成元m、n與直角△內切圓半徑r之彼此關聯性;其次,藉由生成元m、n與多角數之通式導出彼此連結性;給定任意的直角△內切圓半徑,其中三邊長為本原畢氏三元數組,其生成元為m、n,則可找到第y個k角數等於b∕4,反之亦成立,所以三者彼此關係都與生成元m、n息息相關。另外,我們發現多角數與多角數間之關聯和雙曲線有關,利用線性變換之矩陣解以坐標表示,並從遞迴關係式再找下一組解。」再由觀察這些解的規律性,延伸探討雙曲線上的格子點問題。