全國中小學科展

第60屆--民國109年

喔『葉』-皇宮菜在缺水逆境的適應研究

本實驗研究數種夏令作物反應乾旱逆境的生長狀況,發現皇宮菜可以對水分變化做出快速的調整反應,隨不同缺水程度氣孔密度明顯增加,氣孔係數也有提高趨勢,而且嚴重乾旱下藉氣孔簇形成以減少水分蒸散。當水分逆境解除之後,氣孔簇發生率會下降,回復正常生理的趨勢,氣孔簇的出現可能與外界環境信號有關。皇宮菜透過生理、形態的變化以因應外界環境水分的改變,來維持光合效能又有效地防止水分流失,達到基礎生理需求以適應逆境,此研究探討土壤水分對作物生理與生長發育之影響,以了解作物於水分逆境下之可能生長模式,作為因應氣候變遷應用於農作物土壤水分管理之節水參考可能性。

光生水起-太陽能聚光發電海水淡化系統

本研究目標是同時利用太陽的光和熱,製作可發電同時淡化海水的機器。 我們利用菲涅耳透鏡聚集陽光增加發電量,根據實驗數據製作出聚光發電方塊,可以增加發電量29%,而且還解決太陽能板串聯的問題製作出聚光發電組。 接著要增加海水蒸發量,所以設計了吸水紙圓柱增加表面積,結果能提高淡水產量69%,我們也用實驗數據設計了導流板和淡水收集管。 再來我們在整台機器外圍裝了反光鏡,用實驗數據設計了反光鏡的大小和使用方式,不但發電量增加30%,海水溫度也更高。 最後我們用整套機器進行測試,三天產生275.35g的淡水,拿來泡綠豆結果100%可以發芽生長;發的電也能用來加速產生淡水,裝置能成功運作,真的是太棒了!

別浪費~看我的「乳」「印」術

比較市售7款品牌防曬乳發現其中3款化學性防曬乳1款混合型防曬乳,可以順利將圖案轉印到布料上,轉印結果有下列幾點關鍵: 1.溶劑:以K品牌化學防曬乳約每4平方公分1.5克並加上75%酒精1毫升,可以溶出最多油墨,且有最佳定色效果;若無酒精,單純使用化學防曬乳也有不錯的轉印效果。 2.布料:以表面平整的彈性纖維-萊卡(Lycra)為最佳載體,泡水後進行熱氣相轉印有最佳效果,光照度可從未轉印前1695 LUX到轉印後371 LUX,含有棉布料的涼爽棉棉次之,府綢棉可從轉印前1540 LUX到轉印後275 LUX。

城式尋堡

本作品旨在研究一道塗色問題:在一個m×n的棋盤中對任意格子塗上黑色,相鄰方格(有共同邊)不同時塗色的所有方法數。過程中,我們運用二維的城堡多項式的概念來進行研究。首先,我們推出1×n、2×n 單色及1×n多色的方法數及公式。再來,我們嘗試估計m×n 單色及多色著色方法數的上界及下界。接著,我們針對它的一些性質做討論。最後,我們用程式跑出答案,並印證我們的推論。

I can fly~從穩定性探討物體飛翔的秘密

從飛行穩定性來探討物體的飛翔,發現翼面積大小、展弦比、後掠翼、翼面配重是影響穩定性的要素。所以要設計穩定飛翔的飛機必須強調適當翼面積大小、展弦比、後掠翼,以及翼面配重重量與位置必須適當,配重位置應該靠近翼前緣效果較好,甚至利用延伸出翼面的方式,能以較輕的重量達到下壓翼前緣的效果,避免失速;最後還發現垂直尾翼可有效改善偏航現象。本研究還觀察出翼的上反角有助於防止飛機滾轉,進而設計風洞實驗,發現錐體能穩定不翻滾;因此推論秋行軍蟲的翅膀與身體如果能形成近似錐體,就能在氣流吹襲下,穩定停留在空中,進而飛越千里來台。了解以上這些影響飛行穩定性的因素後,實際用在所設計的飛機上,可讓飛機飛的又穩、又遠。

異〝次〞元的狙〝積〞手-探討數的倍數乘積和次方的關係

本研究旨在探討科學研習月刊57-8期中「用三湊三」的問題。意即以3的次方數 (30,31,32,33,34…)用加法湊出3的倍數的方法數,第一步先以直接劃記的方法解題,算出其方法數,接著利用高斯符號、組合的方式直接計算其方法數。爾後將湊出3n的方法數藉由觀察數型規律進行分析探討,推論出符合數列的遞迴關係式,並以數學歸納法驗證它。我們亦進一步延伸探討其方法數之同餘關係。 秉著同樣的解題方向,研究以2的次方數(20,21,22,23,24…)用加法湊出2的倍數的方法數、 4的次方數(40,41,42,43,44…)用加法湊出4的倍數的方法數,然後加以驗證,最後進一步推廣到以m的次方數(m0,m1,m2,m3,m4…)用加法湊出m的倍數之方法數的解題策略、數學關係式和同餘關係。

『脩』也不知休--探討環境因子對葉脩生長速度的影響

本研究在紀錄葉脩的生長習性、各齡期體型的變化、探討葉脩能不能在三齡若蟲之前就分辨出公母,以及不同的照度、不同空氣流動情形、不同季節對葉脩生長的影響。本組在觀察實驗中發現: 一、葉脩經常倒掛棲息在葉背,一待就是一整天,每天大約只進食一次。 二、客廳環境下,葉脩體型比較大;教室走廊環境下,葉脩體色較深綠。 三、葉脩在二齡時,確實可從腹部末端倒數第三節邊緣與其它節邊緣連線是否呈一條流線型線條來分辨公母。 四、照度高,葉脩的生長速度快,照度極低的情況下,生長速度最慢。 五、每天間斷給予吹風的情形下,生長較快,沒風或連續吹風的情況下,生長速度較慢。 六、春天孵化的葉脩生長速度較秋天孵化的快。

「熱島」往藍海之路

研究了解熱島效應因素,並實地調查校園不同場域的溫度變化,提出冷卻熱島效應策略。結果如下: 一、都市熱島效應是全球暖化重要一環,冷卻策略包含反照表面、綠化、透水鋪面等。 二、白色、淺色及光滑表面具有較高的反照率,有助於減少陽光輻射熱吸收。 三、綠化屋頂的草皮與濕潤裸土都有冷卻「都市熱島效應」的效果,草皮的效果能維持較長的時間。 四、人工草皮的塑膠材質在陽光下會助長溫度上升。屋頂水池有助於減少溫度升高,應考量額外供水供電。 五、陽光下,學校露天平面溫度上升最少的是操場草皮、光滑淺色牆磚及透水磚;紅色的PU跑道與黑色橡膠地墊溫度上升最多。 六、高雄市的溫度分布圖所呈現的熱島情形,綠化及水仍是改善熱島效應關鍵。

愛的迫降-火流星事件型態及現象模擬之研究

火流星於空中爆炸及撞擊地面之型態,以模擬實驗觀察空中爆炸後碎屑雲及撞擊地面隕石坑現象。撞擊模擬利用BB槍射擊(1焦耳動能)不同地質層,得到與現實相同結果: (1)模擬之撞擊坑多數有形成環形山及中央丘 (2)無論不同角度、模擬物質量,隕石坑都接近圓形。 另發現乾燥土壤(125-250μm),長寬深不會因為撞擊角度改變;玉米粉(10-15μm),角度30度-90度所形成之隕石坑,長寬與深度比值接近,15度因撞擊時間較短差異較大,撞擊能量與地質作用占較大影響因素。以土球進入水中不同介質做測試實驗,有碎屑產生。在氣球內放入玉米粉等小顆粒粉末,在不同移動角度下,皆成功模擬出羽狀碎屑雲、蝴蝶狀衝擊波,與2013年俄羅斯隕石事件及通古斯大爆炸相符。

酒不醉人人自醉

經實驗結果驗證,簡易飲酒估算表及呼氣及血液酒精濃度估算表,計算出的數值是具參考價值的,雖然不同個體差異大,但無論你對酒精(乙醇)的吸收或代謝速率不同,實測結果都不會高於估算值。 女性體內酒精的平均代謝速率1.91小時較男性2.63小時為快,飲酒後臉部顏色也與酒精代謝有關,臉色越紅的人需要越長的酒精代謝時間,對乙醛敏感的醉酒反應也較明顯。 喝酒前、中、後飲用葛根、葛花茶,確有降低醉酒的身體不適反應及加速酒精代謝的效果。