全國中小學科展

第60屆--民國109年

調控奈米普魯士藍顆粒尺寸提升二次電池充放電效率

本實驗以共沉澱法製作普魯士藍奈米顆粒,以調控沉澱溶液的溫度在25、50、70、85℃,分別成功製作出平均直徑為26、32、38、62 nm的Na-FeFe普魯士藍顆粒粉體。以GSAS結構分析程式擬合X光繞射譜圖,指出晶體結構為立方體,且提高共沉殿溶液溫度可以提高Na含量,減少H2O佔據孔洞。由反傅立葉轉換獲得電子分布圖,顯示與與C鍵結Fe的電子密度低約15%,其電子組態為C-FeIII及N-FeII,C-FeIII較容易進行還原反應。組裝成二次電池,顯示32nm及38nm普魯士藍為陰極的電池,C-FeIII及N-FeII,均可以進行氧化還原反應,其電容量較高且充放電衰退率較低。

圓舞曲-婆羅摩笈多定理推廣至圓或橢圓內接多邊形中之探討

圓內接四邊形有一個幾何定理:若圓內接四邊形的兩對角線相互垂直,則連接對角線交點與一邊中點的連線垂直於對邊,稱為婆羅摩笈多定理。 本作品將圓內接四邊形推廣至圓或橢圓內接多邊形的情形,定義其多邊形中若滿足「連接兩垂直對角線交點與一邊中點的連線垂直於對邊,同時連接同一邊垂足點的連線過對邊的中點」,則稱此多邊形為婆羅摩笈多多邊形。 先由兩圓相交關係來建構婆羅摩笈多四邊形,接著從圓內接正多邊形來探討婆羅摩笈多多邊形的建構原則,推導出其邊數及共圓性質,進一步推導出圓內接多邊形的情形。最後探討橢圓內接菱形、鳶形及正方形是否存在婆羅摩笈多定理及其幾何性質,再推廣至橢圓內接多邊形的情形。

探討不同環境的鏈黴菌對南方根瘤線蟲之影響

鏈黴菌(Streptomyces spp.)是防治農業害蟲南方根瘤線蟲(Meloidogyne incognita)上的重要角色。我們自三處不同環境土壤,嘗試篩選出同種的鏈黴菌各一株(編號c5、d5、r3),測試其生理特性(不同溫度、pH值、碳源下之生長),及對抑制南方根瘤線蟲孵化、二齡線蟲活動力能力,最後以幾丁質培養基測試其分解幾丁質能力。其中c5在pH9下不論是生長情形或是抗蟲能力皆較佳;r3則較適合中性環境。而幾丁質酶的分解能力與抑制蟲卵孵化較為相關,線蟲活動力抑制則可能有其他物質參與。我們也發現各株菌的最佳生長條件,跟其原生環境常是不相符合的;且d5與r3為同種鏈黴菌卻也具有生理特性和抗蟲能力差異,未來希望能從其採集地生態了解影響因素,將鏈黴菌應用至農地時,可考慮菌株的適應問題。

有限水量放流之漩渦成因探討及模型建立

前期研究中我們發現靜置後的水經底部放流不會形成漩渦,若要產生漩渦需有效地擾動水體。於是我們在靜止水體中控制攪拌動力,探討影響漩渦形成的因素。我們發現雖然影響漩渦形成有許多因素,但這些因素指向一個關鍵,就是如何有效帶動核心區的水體;同時若攪拌範圍涵蓋整個核心區,漩渦會自然且快速產生,再加大攪拌範圍也屬多餘。因此,為了探討如何有效產生漩渦,我們計算出核心區的體積、液面起始高度至放流孔距離及漩渦形成效率的關係。 最後,我們建立了漩渦形成模型。除得知漩渦現象是各位置相鄰水流彼此作用及流速調整才得以產生外,也由實驗推知外圍水流依白努力原理而向內壓迫內圈水流,使流速向內偏向,最終呈現螺線形流線。

M.C-Escher 極限圖的結構解析與實務研究

本研究主要是對M.C-Escher手繪的各種極限圖(帶狀極限圖、正方形極限圖以及圓極限圖)進行結構解析,並探討其背後的理論與方法,運用本研究的理論方法、結構解析與格線系統,在適當軟體支援下,將可以輕鬆作出富有創意且可完全密鋪的動物磁磚圖樣。我們也利用雷射切割機將本研究設計的正方形極限圖產出拼圖板,而本拼圖板可有數種不同玩法;本研究亦可應用於跨領域教學(藝術人文、資訊、數學)、建築設計、科普玩具及相關創意設計圖。

「天」「機」雲錦-天際輪廓臺北101讓手機來測測你的身高

本研究透過收集資訊的能力,藉由網路資源、手機APP功能,期許達成測量物體高度誤差小於1%的目標。最後找出能以最小誤差來測量臺北101大樓的方法。 最初先嘗試不同測量物體高度的方法,討論過程中發現隨著不同角度,物體距離與高度存在規律的倍數關係,利用網路搜尋發現這就是三角函數的基礎概念,最後選定以此方式來測量臺北101高度。 研究發現,以簡易手機自拍三腳架、手機角度APP,在臺北101大樓仰角45°的周邊地點中,以臺北市府廣場測量臺北101大樓高度是最適當的地點,平均誤差在1%以下(0.356%),最低測量誤差甚至達0.007%(誤差3cm)。

快來喵喵喵 喵喵 「緲」電感應——仰角與遮蔽物對緲子接收的影響

利用有機閃爍體連接電源供應器和示波器接收緲子,再連接電腦用Labview去記錄,來測量不同仰角的緲子數量分布。並用電腦程式Geant4去模擬真實探測活動以及其他條件下的實驗。

揭開自製鋁空氣電池讓風扇連續轉動十個小時的秘密--電池效能提升之研究

鋁空氣電池是過去科展研究過的題目,但利用備長炭製作的電池是否能重複使用,能讓風扇馬達運轉時間可以多久,以及如何增加鋁空氣電池的放電效能等問題,在過去的報告中並未深入研究,故引發我們研究的動機。在一系列的實驗下,我們歸納出五點發現:一、導電性好的備長炭,所製作的鋁空氣電池效能會較好。二、備長炭製作的鋁空氣電池,備長炭可以重複使用。三、備長炭濕度稍高,鋁空氣電池讓風扇馬達運轉的時間較長。四、鋁空氣電池的運轉需要氧氣,增加氧氣濃度可以提高電池效能。五、透過補充食鹽水改良的設計,會提高影響鋁空氣電池的效能讓馬達風散連續運轉超過十小時,電量相當於兩顆三號碳鋅電池,此結果希望對發展環保電池有貢獻。

算數「蓋」厲害-蓋斑鬥魚的數感與攝食偏好

為了探討蓋斑鬥魚的攝食偏好以及數感,實驗設計採視覺主導的攝食行為,將餌食放入二選一的實驗箱,讓蓋斑鬥魚做出攝食選擇。我們透過不同種類及大小的餌食來確認蓋斑鬥魚的攝食偏好;再以不同數量的餌食來驗證其數感,並記錄反應時間以確認其算數能力。結果發現,比起飼料,蓋斑鬥魚偏好選擇吃紅蟲;也偏愛較大顆及數量多的餌食。另外,對於5以內的餌食具有數感,感數能力則會隨著兩側餌食數量的比值接近1而下降;當比值在0.75(3v.s.4及4v.s.5)以上,反應時間明顯增加,顯示蓋斑鬥魚具有算數能力。最後,不同性別部分,公魚對於紅蟲的偏好高於母魚,其他變項則沒有明顯差異。體型部分,大於8cm的蓋斑鬥魚算數能力明顯優於小於8cm的蓋斑鬥魚。

Oh! Charming Environment And Nature of Kinmen’s Coast金門海岸資源之探討和環境教育主題桌遊製作

「民眾為主體」、「理解環境替代改造環境」是大多國家進行海岸環境保育的主軸,推估改善金門環境現狀的重點亦在於當地居民的投入,為提高民眾參與度,我們認為能從「環境教育」方面著手。本研究嘗試開發一套金門海岸環境教育桌遊,首先進行了文獻探討,深入了解金門海岸地景樣貌、生態資源和人文文化;其次設計問卷以調查金門學生對環境保育的概念和海岸的認知,從問卷結果發現,多數受試者對海岸的知識概念模糊;接著我們將金門海岸的資訊藉由兩個關鍵「卡牌內容」與「遊戲規則」融入大富翁桌遊方式,並針對設計成品進行前測、後測、延宕測驗、學習態度量表的實驗和分析,實驗結果顯示,此遊戲確實能有效提升金門學生對於金門海岸線方面的知識。