全國中小學科展

第60屆--民國109年

以自組修飾光學檢測儀器探討甜菜紅的特性及與銅鉛離子的作用

本研究自組光學檢測儀器,探討甜菜紅與銅鉛離子的作用特性,用於評估含甜菜紅蔬果與銅鉛接觸之食品安全,及應用於銅鉛離子檢測的開發。研究中先測試自組儀器的穩定度,尋找不同色光測定甜菜紅靈敏度及適用濃度範圍,以光譜強度的消退探討銅鉛離子與甜菜紅的作用及不同酸鹼值的影響。研究發現銅鉛離子均會消退甜菜紅的光譜強度,因此在銅鉛接觸下,甜菜紅將有食安的疑慮。研究也發現,在pH 10甜菜紅與銅鉛離子具有穩定作用關係,銅離子在濃度4×10-5M以下有線性關係,偵測極限為0.095ppm;鉛離子在濃度2×10-5M 以下有線性關係,偵測極限為0.25 ppm。因此,利用甜菜紅的光譜強度,有潛力開發為銅、鉛離子的檢測方法。

論木塊堆疊的最長延伸值

堆磚塊問題的最長延伸值在150年來普遍的被探討,甚至也出現在我國的物理課本當中。然而在我們的特殊堆疊之下,發現最大延伸值或許可以延長。在過去等寬等質量磚塊的堆疊中,所有磚塊皆遵循上面n塊的總質心位在第n+1塊的右邊緣正上方。但是,我們可以跳脫原本「只能向右延伸」的框架,有計畫地其中某幾塊向左排列。這些延長值的範圍可以透過函數的歛散來解釋。 我們也探討如何堆疊不同長度及質量的磚塊而得最長延伸值。我們以不同順序堆疊磚塊,並且同樣透過典型方法及特殊方法來討論,並且由上到下以數列來描述不同長度木塊的擺設順序,由此討論可能的最大延伸值,並寫成數學式,用於計算每層磚的不同長度的最大懸伸。

庶民的管樂器-吹笛產生薩克斯風的聲音

音樂可以陶冶性情但是購買樂器費用不低,自製樂器時要注意振動的薄膜和共鳴腔體積影響聲音的產生,氣體移動距離會影響駐波的波長導致音調變化、樂器的出氣孔大小會影響薄膜振動持續時間,出氣管深入共鳴腔的距離會影響共鳴腔內氣體振動的持續性,自製的吹笛利用開孔的距離和按孔的指法位置來調節共鳴腔的出氣量比例,就可吹奏出常見低音薩克斯風相同音階的基音,若是利用電腦聲音分析程式則發現二者組成聲音的三要素結果是有差異的,尤其是泛音差異更大,但是一般人的聽覺是不太容易分辨的。

天洛神兵,黴軍止步~洛神葵對黴菌生長影響的研究

本研究主要探討洛神葵對黴菌生長的影響,以自家栽種的洛神葵為原料,在延緩黴菌生成能力上,成熟的洛神葵萼片較開花期的花苞組佳,而白洛神葵萼片優於紅洛神葵萼片。在培養基觀察下,質量比1:20的乾燥洛神葵萼片以100˚C萃取45分鐘,能有效延緩黴菌的生長,一週的黴菌生成面積小於1%。洛神葵濃度越高,則抑黴效果越好,強制植入黴菌實驗得知,洛神葵萃取液可有效延緩黴菌的生長,以質量比1:10效果最佳;研究中經由萃取液吸收光譜與總酚類化合物含量的檢測結果,推論出洛神葵成分中總酚類化合物的抑黴效果優於花青素的抑黴效果。將洛神葵添加於土司和果凍中皆有抑黴效果,且能延長室溫下的保存期限,是具有開發潛力的天然食品添加物。

正多邊形下探討Sperner引理之延伸性質

Sperner 引理常用於遊戲必勝法以及一些塗色的相關問題,本篇研究將先針對 Sperner 引理的內容進行探討,並且進行相關內容的證明,而後將Sperner 引理中的規則進行延伸:原先此引理在三角形內進行討論,本篇研究嘗試將問題假設為在任意正多邊形下其中頂點的標號為1、2、3且相鄰頂點需為不同標號下進行探討,而後在多邊形內部放入點後進行三角化,在三角化的過程中若其中三角形分別為1、2、3,則命名為公正三角形,對此成功探討出在不同正多邊形下公正三角形個數的狀況,並且將三角化後每個三角形皆為公正三角形的狀況定義為完美G(m,n)圖,在研究最後針對在三角形下的公正三角形個數進行一些特例整理。

酵傲天際──天然水果酵母與麵包黴菌的火花

實驗發現檸檬酵母液的pH值變化量最大,木瓜酵母液甜度變化量最大,而由比例四1(18g): 4(72g): 1/2(10g)的pH值及甜度最低。以蘋果酵母製成的麵糰體積最大,香蕉延展性最佳。不同比例的水果酵母所製成的麵糰依不同水果延展性與體積不固定,其中大多數以比例(3) 水果:水:糖=2:2:1/2體積最大,比例(2) 水果:水:糖=1:2:1/2延展性最佳。橘子酵母麵包幾乎都沒有發霉,而其餘水果酵母大多以比例(4) 水果:水:糖=1(18g):4(72g):1/2(10g)發霉面積最小。依品評結果可發現,檸檬酵母麵包為整體性最佳的麵包。

「翻轉番麥」探討玉米植株再利用-玉米密集板的製作

本研究利用玉米植株打碎與黏膠攪拌後來製作環保玉米密集板,使用不同的黏膠劑、不同部位的玉米植株、不同粗細的莖,以及不同大小顆粒的材料製作,嘗試著找出最適合製作玉米密集板的條件,藉以探討其對玉米密集板「硬度」、「衝擊耐久度」、「韌度」、「防水性」、「荷重」的影響。由實驗結果可知「粗莖小顆粒白膠」配方硬度最大,防水性最佳,但在進行「衝擊耐久度」、「荷重」實驗中發現「粗莖大小顆粒混合白膠」的配方,效果最佳,且其硬度指標和防水性也很接近「粗莖小顆粒白膠」,建議延伸此研究,找出最好、最佳的黃金比例。此兩者配方的玉米密集板在切割性測試中均具有良好的切割性,適合用來製作環保置物櫃、隔熱墊、筆筒。

我的超科學搓球術-羽球搓球技術之科學探究

我們對搓球十分好奇,但又掌握不到那飄渺的球感。於是,我們進行文獻探究找出搓球動作的關鍵因素,並著手設計實驗裝置。透過重覆操作此裝置,我們找到最佳的搓球動作--搓球作用力(以通過時間表示)0.05秒至0.06秒、搓角20∘可產生高品質搓球、成功把搓球動作科學化,讓球感能具體呈現。令人振奮的是,我們發現搓球越快時,手越容易出現不易控制的反作用力,應是搓球失敗的主因。 本實驗裝置亦可說是全台第一座搓球動作研究及學習裝置!我們透過此裝置練習搓球,比對實驗數據後,可科學化快速修正動作,可說是搓球的葵花寶典。另外,我們也結合原理分析,提供大家在不同條件下的搓球應對策略以資參考。

探討鉑錫合金結構對直接乙醇燃料電池陽極催化反應之影響

現代各國重視環保,醇類燃料電池因此崛起,而其中最為安全的乙醇燃料電池使用之Pt金屬觸媒容易受中間產物毒化降低穩定性,因此Pt與其他金屬形成合金觸媒之相關課題具極高的研究價值。 本研究主要針對鉑錫合金觸媒的結構進行探討,選用內核—外殼型奈米鉑錫合金粒子與無特定結構結合(Random-Alloy)之鉑錫合金進行比較,經由電化學圖表分析後,得到油相法合成內核—外殼型鉑錫金屬觸媒的標準流程。經過乙醇氧化反應的循環伏安法及其他分析測量方法比較後,發現本研究製成之內核—外殼鉑錫金屬觸媒,可以有效使乙醇在較低電位開始反應、提升乙醇氧化之反應活性及維持較長時間的穩定度,可應用於乙醇燃料電池之陽極。

以小見大—從大小礁溪沖積扇群窺視蘭陽平原的演育

蘭陽沖積扇及其平原的演育,一直是地球科學界所注目的焦點。許多的學者或由地質、或由地形、或由地球物理提出他們卓越的論點;本研究嘗試換另一個角度:以沖積扇去推測宜蘭二萬年前至今的平原變遷史;在整個研究中,結合平原內的地質、地球物理及古海平面資料,藉由文獻探討、GIS、多元迴歸與物理原理,去推測它們之間的關聯性。結果修正以往的看法,認為導致宜蘭平原雪山山脈側沖積扇的規模及數目較大的說法,可能是受斷層作用及陡降的基盤面等控制因子影響所致;另外利用多元迴歸分析,預測8000年前至3000年前海岸線的位置與陳文山(2005)推測海岸線位置相當吻合;並提出:宜蘭平原古沖積扇演育大致可分成四個時期的新模型。