全國中小學科展

(鄉土)教材獎

Rangay-致命的衝擊力-泰雅重壓陷阱探討

Rangay是泰雅族的傳統重壓陷阱。泰雅獵人在Rangay陷阱機關中,為了使陷阱運作,運用許多巧思。而為了增加Rangay陷阱捕獲動物的機會,安置陷阱時,用了些物理原理來增加陷阱的殺傷力。我們就Rangay陷阱儲存殺傷力的科學原理重力位能開始探討,觸動機關後的衝擊力及能量釋放也都成為我們探討的主題。過程中我們認識了祖先流傳下來蘊藏在Rangay陷阱中的科學智慧。實驗研究後,我們對生活中的某些現象,也能以相關的物理科學原理來解釋。甚至在語文領域,也發現了與物理科學原理相對應的語彙。我們也利用實驗結果學習到的物理原理,對Rangay陷阱裝設做了些許微調。這是一次收穫豐富的學習,也讓我們更進一步的體會泰雅族的生活智慧。

白疏巨山蟻工蟻在新建蟻巢階段職務轉換

前人大多研究大型蟻群的職務 (task)分配,但對於新建蟻巢階段的研究少,因此本實驗想了解白疏巨山蟻(Camponotus albosparsus)新建蟻巢階段的職務分配。研究發現,在大空間中,蟻群會增加偵查時間,但不影響蟻群整體的職務數量,但工蟻數量增加時,會使每隻工蟻負責較少職務,然而在新建蟻巢階段的工蟻負責的職務不固定,不同時間工蟻會負責不同職務。本實驗以肉眼觀察,發現其耗費時間及人力,因此開發Tracker追蹤工蟻職務,雖然Tracker無法觀察工蟻細微的職務,但可更快速的分析工蟻主要的職務。未來資訊人員可使用Tracker觀察蟻群職務後,並參考蟻群分配職務的模式,評估最佳化的職務分配模型,運用在人類的企業管理。

欲寄相「虱」「鉛」里月-魚鱗吸附水中鉛離子探討

理化課時,常聽聞老師講述世界各地發生的重金屬污染事件,其中鉛離子所造成的污染及危害尤其嚴重。查詢鉛離子污染相關文獻以及移除鉛離子的方法後,發現膠原蛋白的螯合作用能去除許多有害重金屬離子。而膠原蛋白的來源之一就是從魚鱗提煉。 本次實驗主要在探討不同條件下,利用魚鱗及膠原蛋白與硝酸鉛水溶液中的鉛離子螯合的效果,並以碘化鉀做為指示劑,檢驗鉛離子的殘餘量。實驗結果顯示,魚鱗及膠原蛋白確實具有極佳的螯合鉛離子效果;而魚鱗中除了膠原蛋白,另一種化學物質羥基磷灰石會以置換反應,達到移除水中鉛離子的功效。在數據顯示上,可以明顯看出,虱目魚鱗吸附鉛離子確實具前景及研究價值。

就「塑」這個光~海洋塑膠微粒含量之探討

塑膠微粒影響著人類日常,但家鄉沙灘滿是塑膠垃圾,促使我們進行研究,得到以下結論: 一、比較沿岸海域不同深度的海洋塑膠微粒數量。 表層>1m深>>2m深。 二、比較人造港埠對海洋塑膠微粒的影響。 (一)數量方面:龍門>尖山。 (二)深度方面(塑膠微粒數量):表層>1m深>>2m深。 (三)最大顆粒粒徑大小:人造港埠>開放水域。 三、比較潮間帶不同位置海砂的海洋塑膠微粒數量。 (一)低潮線>高潮線>飛沫帶。 (二)龍門後灣沙灘低潮、高潮線多於尖山烏泥沙灘。 (三)塑膠微粒數量(深度)0-4cm>4-8cm>>8-12cm,且海砂中含量多於開放水域。 四、比較不同受風面的海洋塑膠微粒數量。 迎風面多於背風面。

蘇芭樂喜-珍珠芭樂果乾維生素C含量研究

在台灣芭樂是一種常見的水果,一年四季皆有產量,同時也有報導指出,芭樂是水果內維生素C的含量最多的水果。本實驗針對烘焙珍珠芭樂果乾過程中,維生素C含量流失率作一系列的實驗及研究,並由實驗結果烘製營養流失率最低狀態的果乾,並找出最佳口感的果乾厚度。結果發現維生素C含量的流失率與烘焙時間有正相關,烘焙溫度在70℃以內,脫水率與維生素C的流失率影響較不顯著,接著我們以70℃烘製不同厚度的果乾,請同學試吃後,調查同學對於不同厚度果乾的喜好度,做為未來果乾烘製的參考。

「油」刃有「餘」-新型環保剩食電池

環保剩食電池的成分為剩食、硫酸銅溶液、海藻酸鈉溶液,一般未經處理的剩食易含有油份,容易使電流無法持續,放入盆栽會使植物的毛孔被油脂堵塞導致植物死亡。本組利用磁性化的花生殼粉將存在於剩食中的油份吸附後,再以磁鐵棒去除。如此一來,剩食電池的內部就不會含有油份,吸完油份的磁性花生殼粉亦可以洗淨後重複使用,吸附的油份可另做生質能源使用。剩食電池的電壓及電流不會受到不同種類的剩食影響,剩食電池在接上LED燈泡三星期後,電壓仍有2.0伏特以上、電流下降呈現穩定的0級反應且這樣的電量可以點亮10顆0.02瓦的LED燈泡長達21天,使用完的剩食電池亦可放進盆栽中,做為植物的肥料及養分,充分做到綠色化學原則中的再生、物盡原則。

好吃的風鹽冰~澎湖鹹水煙對冰花生長影響之探究

澎湖常見的冰花,吃起來帶點鹹鹹的滋味,其鹹味來源?以及長輩的種植經驗「在風大處冰花會長得比較好。」這些疑問,以及文獻中提及冰花能改善土壤鹽化的說法,讓我們針對澎湖鹹水煙的風和鹽度與EC值進行一連串的研究設計 我們得到以下結論: 一、澎湖鹹水煙確實會造成鄰海土壤鹽化,但鹽分多數僅停留在土層表面,且土壤皆呈偏鹼性,應含有可溶性鹽類,建議可透過澆灌改善土質。 二、土壤EC值>3會降低發芽率,初芽週次與最後的發芽率呈現正相關;而鹹水煙確能增加葉片增長速度。 三、冰花的鹽度來源:囊狀組織與葉片內皆含有鹽分。 四、冰花確能改善土壤鹽化,但可透過澆灌至EC值達3以下,輔以部份空氣流動以達更佳效益。

聲死一瞬間-密集板x防疫口罩再利用x校園樹種抗噪大作戰

為改善環境噪音(多在80~160 Hz中低頻),探討裝潢用密集板在開放環境中對噪音改善的效果。近年因COVID-19防疫,產生大量用過但環境無法消化的口罩垃圾,因此想善用廢棄口罩加入密集板,探討多層結構,並比較校內樹種對中低頻的吸音效果。 實驗顯示,密集板內孔距4 mm、孔徑5 mm、孔深15 mm及厚度15 mm時,對100 Hz頻段的吸音效果最佳。最佳孔深若取板厚深度會造成穿透,讓密集板不易清理,故採孔深3.75 mm,效果次之。加上口罩材質作夾層,嵌入吸音孔內,內層複合不織布面向音源,音量動態變化率多增加55.5 dB/s。另,發現植栽中二葉松吸收中低頻噪音效果最佳,樟樹、茄冬與榕樹次之。

欲速,〝渦〞可達!

本研究主要探討,定向水流作用於水面下擋體時,在前方形成渦流的變化情形。我們模擬溪流中岩石堆疊,並自製水壓觀測儀、壓力點推論模型、水流強度測量裝置來觀察和驗證,找到穩定形成渦流的環境條件,也發現渦流讓流速變快的秘密。研究結果如下: 一、四種產生自由渦流的岩石排列中,阻擋型渦流出現的位置最集中且固定。 二、阻擋型渦流的產生是因為兩側擋體製造了加壓點,讓下方水快速轉動,形成雙渦合流。 三、水流速185cm/s以上,阻擋型渦流平均持續時間和間隔時間比大於15:1,穩定出現。 四、水位與岩石高度比會影響阻擋型渦流穩定性,比值在1.86至2.14之間時,表現最佳。 五、阻擋型擋體的夾角在120度時,產生最大的水流強度,達到4.22倍的增益效率。

自熟「殼」熱─以淡菜殼粉作為自熱包之可行性探究

本研究想了解利用馬祖天然的廢棄淡菜殼,回收再利用,將淡菜殼透過高溫鍛燒,研磨製成淡菜殼粉,淡菜殼中富含碳酸鈣,依不同比例,研發製作最佳比例的自熱包,並探討不同鍛燒溫度淡菜殼所製成的自熱包之溫度變化,及與市售自熱包的差異性。若能將這些廢棄的淡菜殼,變身為多元用途,不僅可解決廢殼堆棄所造成的環保問題,使淡菜殼的利用更趨多元化,同時也可提昇淡菜殼的附加價值。