全國中小學科展

第60屆--民國109年

馱著小房子去旅行的小蝸牛

每當下起雨時,小蝸牛都會陸續從岩石邊、樹上或花圃旁緩慢的爬出來,牠們在爬行時,通常會以蠕動腹足的方式來移動。因為牠們的爬行方式十分特別,所以我們想要更深入的去研究小蝸牛。在這的研究中,我們仔細的去觀察牠們的習性,也幫小蝸牛設計了一些危險的道路,例如:樹木鬚根、凹凸不平的樹根…等。最後我們發現小蝸牛喜歡躲在陰暗、潮濕的地方,也發現當牠們行走在危險的道路時,不會馬上就放棄,而是會耐心的向前進。

Book救藥—智能車送藥防疫與消毒系統

我們創新實作一套居家照護系統能每天定時啟動,自動送藥給行動不便者、視障者、失智者以及老年人。我們的智能車有三種行動模式,一是自行運行在具有定位功能的循跡線上,二是主動結合迷宮避障與藍牙測距來搜尋需求者,三是需求者利用影像鏡頭與藍牙做遙控,往所在位置移動,傳遞該吃的藥品並量測體溫。而為了提醒吃藥,智能車透過語音、LED和蜂鳴器來引起注意,運用機械開關可得知有沒有取藥。如果遇到緊急狀況時還會主動求救,經由內建的Wi-Fi元件發出LINE通知,立即傳到家屬或醫療單位的手機上,並且能隨時傳回相關的數據,包括何時吃了藥和體溫等。最後為了因應近期COVID-19的流行,智能車行進間可進行紫外線消毒防疫作業,以增進環境衛生。

察「顏」觀「色」~食品色素大解碼

本研究源自生活中,便利商店的糖果含有色素,因此,進行了一場食品色素大解碼研究之旅。研究結果發現: 一、色層分析效果:以用廚房吸水紙,95﹪酒精進行色層分析效果好。 二、糖果中的色素為人工色素,經CMYK數值分析,符合伊登十二色環混色原理。 三、天然色素與人工色素比較: (一)色層分析:天然色素,未出現新的顏色;人工色素出現新的顏色。 (二)加入酸鹼變化:天然色加酸鹼色素的顏色會改變,人工色素不變。 (三)色素混色變化:天然色素不符合伊登十二色環混色原理;人工色素符合伊登十二色環混色原理。 四、色素染色、定色效果:不同色素,浸泡酸鹼中性液體,定色效果不同。 五、利用人工色素具混色效果,可以製作「人工色素畫」。

油比較就有熱趣

本實驗量測食用油與混合食用油在不同溫度下的比熱變化,利用恆溫加熱板與自製卡計,搭配Arduino開發板與熱電偶溫度感測器來進行實驗,我們根據牛頓冷卻定律修正加熱板功率,得到自製的卡計相較於化學實驗用卡計有較高的精確度,再利用自製卡計量測0~60℃食用油的比熱。我們發現混合食用油的比熱皆高於原本的純油,食用油在高溫時比熱些微下降,比熱(S-T)呈下彎曲線;混合食用油在高溫時比熱明顯上升,比熱(S-T)呈上彎曲線,這兩個比熱特性或許是除了光譜儀,另外一個可以用來區分純油和混合油的方法。

網紅的秘密–紅網室對番茄生長的複利效應

本研究結果在紅色網室下栽培的番茄植株,其植株高度、莖徑、產量、總重量、缺病株及開花節位果實重量上都顯著其它組。在商品果方面挑選可上市銷售的果實約在10~20g為主,以紅網室取得果實總重量達14230.4g大於露天對照組及白網室。在感官品評中,各組口感表現上軟硬適中;以白網室果實的風味較有甜味,比較對照組甜酸味及紅網室微甜味有明顯差異。本研究發現紅網室的低透光率及藍綠紅光適當比例的光強度可能創造了光飽和點的時間差,形成光複利效應,故不需耗費多餘能量來抵抗陽光,多出的能量就能提供營養生長及生殖生長,促進植物生長的速度、延長生長期、增加植物產量、使植株與果實增大、更減少網室內病蟲害發生。

消失的催化劑-探討不同條件與添加物對二氧化錳催化雙氧水後變質程度的影響

本研究利用氧化還原反滴定,探討二氧化錳在不同變因催化雙氧水後變質程度影響,並改變溶液酸鹼值、添加鹽類等方式抑制及回復二氧化錳催化後變質情況。透過反滴定可推論錳價數會由+4價降至+2價。並發現雙氧水濃度越高、體積越多、催化時間越長及初始溶液pH值越小的情況下,二氧化錳變質程度越明顯。溶液中添加氯化鈉與亞硫酸鈉雖然都能使反應速率增加,但沒有抑制變質的現象。將變質固體浸泡亞硫酸鈉雖能使錳價數少量回升,但不符合環保效益;浸泡氫氧化鈉濃度0.1M以上時,則可觀察到錳價數有明顯回升。本研究發現高國中對於催化劑的定義,並不適用於二氧化錳催化雙氧水的實驗中。建議改成定義適用「理想催化劑」,並說明真實催化劑可能的變質情況。

首「麴」一指-天然無毒指甲油

以圓、長、紅、黑糯米萃取紅麴色素製成天然指甲油。自製紅麴色素主要吸收峰波長425nm,紅糯米色素收率最高9.25(mg/g)。紅糯米經55天發酵,色素萃取率1.55(g/100 mL)最高,最佳萃取條件:乙醇濃度85%、紅麴樣本:乙醇1:10(g: mL)、20小時萃取、溫度60℃,萃取環境中、弱酸性時,紅麴色素萃取率不受pH值影響,自製紅麴pH值皆4,不易生橘黴素是無毒色素原料。自製指甲油最佳條件:玉米澱粉(催化劑)加100 cps矽油比例1:3(g: mL),添加1%明膠(塑形劑)、1%海藻酸鈉溶液(薄膜形成劑)、5%紅麴色素,指甲油乾燥時間短4分,長糯米指甲油明度最高L值45.98,經摩擦試驗後,圓糯米指甲油色素附著力最佳,色差值△E 2.71。自製紅麴指甲油成本低5.95(元/ mL)天然無臭又安全。

水落石出-探討水流在不同障礙物形狀與排列下的流動現象

為了預防在溪邊戲水造成的憾事,我們模擬水流經障礙物的流動,計算波紋中心曲率大小,探討障礙物後方水流的狀況,發現如下: 水溫越高,水流越紊亂;若障礙物大小佔河道的1/3~2/5時,水流容易被吸入後方區域,較為危險;若障礙物越尖銳或水流與障礙物夾角約30度,障礙物後方流速差異大,也須特別注意。若前方障礙物較小或與後方障礙物相同大小時,前後排列距離較近,可能會有被吸入的風險;前面障礙物較大時,後方安全區域則會變大。若大小相似障礙物左右排列距離較近,須注意兩側水流;若兩不同大小的障礙物排列距離較遠,則須注意小障礙物附近的區域,有可能被沖擊的危險。盡量避免以上的狀況,以保護自身安全。

足球有多圓-多面體的表面積與體積探究

在理化課老師介紹過巴克球,體育課踢過足球,兩者外型相同,但足球好圓,我們好奇這個多面體是否接近球體。 研究方法為選定正多面體及截角多面體,從十種多面體分別計算表面積、體積與其外接球表面積、體積的比值。 研究過程中,首先我們計算組成面正多邊形面積,其中以正五邊形及正十邊形,運用黃金比及複雜的根式計算,再計算多面體表面積。接著逐一推論多面體的外接球半徑、面心距,來計算多面體體積。最後數值分析這些多面體的覆蓋率與填充率,以數據為證,來說明巴克球確實相當接近球體。 本研究附加價值在於我們完全「沒有」使用三角函數,純粹以國中階段數學基礎進行研究。

大海發怒了-海嘯的成因與海底地形關係之研究

我們的研究主要由「海嘯的形成原因」、「不同海底地形對海嘯的影響」、「日本與台灣地區的海底地形與海嘯發生的關係」這三面向進行探討。實驗中,我們發現斷層錯動情形與高度都會影響海嘯波的形成;不同水深會影響海嘯波前進的速度;不同的海底地形,也會影響波浪形成的高度。此外,海岸形狀部分,我們模擬峽灣地形,來瞭解不同的灣口夾角大小對波浪的行進或高度是否有影響。最後,我們藉由「Google Earth」,來觀察日本與台灣地區附近地海底地形,針對日本311大地震出現巨大海嘯的地點進行分析,以進一步實際模擬台灣海底地形發生海嘯時的情形,希望藉此了解發生大地震時,台灣附近海域出現巨大海嘯的可能性,並分析可能造成的影響及潛在危機。