全國中小學科展

第62屆--民國111年

魅力「柿」「澀」--擋「布」 住的誘惑

市面上的柿染是利用新鮮柿子進行,我們則是廢物利用,把無法食用的澀柿餅煮成溶液,探討加入鹽酸及氫氧化鈉後溶液的顏色變化。我們使用手機的應用程式color assist紀錄RGB後再進行分析,並用pH計記錄各溶液的pH值,柿餅溶液呈酸性,加入鹽酸後呈粉橘色,RGB中紅色成分沒有明顯變化,藍色成分大幅減少,染布呈淡粉色。柿餅溶液加入氫氧化鈉後呈黃-暗棕色-黑色,因濃度而有所不同,RGB中紅色成分大幅減少,藍色成分變化不明顯,染布呈棕色,兩者與原來溶液的顏色均有所差異。加醋酸鐵定色,布料呈褐色系,加醋酸銅定色,布料呈褐色中帶藍綠,水洗3次沒有明顯褪色。紫外線照射1小時及14小時後用 Color Meter檢測發現顏色變深。

知否?「茶」應是綠肥紅瘦 ― 探討不同環境條件下三種脂肪酶之活性

本研究欲找出可抑制脂肪酶活性之因子,故從110年10月展開實驗,將胰脂肪酶、小麥脂肪酶、念珠菌脂肪酶置入不同市售瓶裝茶、一系列咖啡因濃度環境中,以探討市售瓶裝茶、咖啡因及兒茶素對三種不同酶活性之影響。另外將胰脂肪酶置入以不同沖泡手法之綠茶溶液中,操作變因分別有不同沖泡溫度、茶葉浸泡時間、冷藏保存的時間,用以探討胰脂肪酶於不同環境中之活性大小。研究結果顯示,對於胰脂肪酶,兒茶素跟咖啡因均會抑制其活性,其中以咖啡因影響較為顯著。手沖綠茶之沖泡溫度及時間都會影響其活性,關鍵在於茶液中兒茶素含量;對於小麥脂肪酶,咖啡因可以抑制其活性;對於念珠菌脂肪酶,市售瓶裝茶可以抑制其活性,但並無法歸因於咖啡因及兒茶素。

拍「粄」定案,「條」出健康!

我們嘗試在在來米粉中添加不同種類及比例的澱粉、不同水量,找出接近市售粄條軟硬度、抗拉力的製作配方,並使用澱粉酶分解澱粉轉化成葡萄糖的方法,自製α澱粉酶檢驗抗性澱粉含量是否受保存條件影響而增加,希望享受美食同時能減少熱量吸收。研究發現在來米粉加入20%糯米粉,能煮出與市售粄條軟硬度、抗拉力最接近的粄條,研究中使用的各種澱粉都無法煮出抗拉力與市售粄條相當的粄條,可能與市售粄條的食品添加物有關;將自製粄條放入冰箱以3°C冷藏48小時,就能得到與未經低溫保存粄條相比,以自製α-澱粉酶溶液檢測減少約10%熱量的粄條。

「參參」不息—潮間帶蕩皮參(Holothuria leucospilota)與紫輪參(Polycheira fusca)生物生態、活動週期及躲藏行為之研究

以潮間帶常見的紫輪參和蕩皮參為研究對象,模擬潮間帶環境並長時間錄影,針對外型特徵、晝夜活動週期研究,更進一步加溫海水和模擬漲退潮,研究溫度和潮汐對活動量的影響,並研究兩種海參躲藏隱蔽是否有回原石頭的行為及影響因素,最後研究兩種海參對水流的承受能力。 本研究發現,若環境無水位變化,海參的活動週期與潮間帶漲退潮時間無明顯關聯,海水升溫卻會使海參活動量提升,海參日夜皆可能回原石頭躲藏。無論漲退潮或乾濕,海參都會優先選擇躲藏於石頭下,石頭為優先影響因素,若未接觸石頭時,海水則是第二影響因素。本研究發現紫輪參可感受水位變化,因此活動週期與活動量會受漲退潮水位影響。另外因缺少管足,紫輪參吸附能力弱於蕩皮參。

X-mirrOr~三角形全等點位置與性質討論

本作品主要研究點對三角形各邊鏡射,再將鏡射點連接形成鏡射圖形,並探討鏡射圖形和點的變化。發現有些點有不變性,並且可以將原本向外發散的鏡射圖形收斂使其互相重疊並全等,我們稱其為全等點。我們從正三角形開始研究,發現正三角形有六個全等點,因對稱性將其分為兩組。接著延伸至等腰三角形,觀察固定底為2,改變高之等腰三角形全等點軌跡,發現許多特殊現象,接著再將其轉為函數圖形進行討論,進一步利用代數式結合鏡射性質,計算出全等點的座標,並證明觀察時發現的現象以及發生的時機。另外,我們觀察並證明各個鏡射圖形的頂點和全等點會形成五大類共圓之現象,我們也嘗試進行正多邊形全等點之觀察,希望有機會推廣到一般化。

「富」二代的秘密─探討鋁箔紙排列方式對富蘭克林馬達的影響

我們研究的內容,主要探討如何提升富蘭克林馬達轉速的組合,並深入探討多樣實驗項目。而我們也將部份實驗的數據繪製成趨勢圖,一來可看出我們的數據是否合理,二來還可看出我們是否真的有找到最高轉速組合。在實驗八,我們就也因此找到了更高轉速的電刷型式,經轉速測量後發現,與原先的趨勢推估幾乎吻合!這更是確定了我們實驗數據的真實正確性與合理性,也讓我們研究結果更完整。總結實驗發現,塑膠杯上鋁箔紙的大小、長度、寬度等,及電刷的寬度、高度、鋸齒數等都會影響轉速,因此我們從實驗結果歸納出轉速最佳的設計,成功設計出穩定且高轉速的富蘭克林馬達。期望在未來掌握富蘭克林馬達重要設計要素之後,能夠更深入探討其更多的應用。

不翼而飛—論圓筒飛行器轉速與初速對飛行的影響

本實驗利用自製的x-Zylo(圓筒飛行器)發射器,觀察不同飛行條件下,圓筒飛行器的總位移及側偏距離有何不同。在做完測試後,我們發現轉速與初速是個值得研究的方向,於是我們決定深入探討圓筒飛行器旋轉速度與初速對飛行筒的側偏距離及總位移的影響。結果顯示,轉速較快的狀況下圓筒飛行器側偏距離較小;轉速與初速都和總位移成正相關;而初速越大,側位移越大。於是我們憑藉此結果,並參考文獻,提出了幾項理論來解釋此現象,並且將我們的理論寫成程式,希望能驗證我們理論的可行性。

3D指尖陀螺離心機

在準備科展主題時,發現有團隊利用指尖陀螺來進行離心分離及分析,進一步搜尋發現,有大學團隊利用紙片做成離心機,在非洲協助落後地區進行醫療方面的協助,我們嘗試結合指尖陀螺及離心機的概念,希望完成可以高速、穩定且長時間轉動的離心機,解決離心機高價且必須接通電源的問題,在實驗設計上,先使用磁鐵製造磁場讓指尖陀螺轉動,接著利用線圈及直流電源製作電磁鐵,結合磁簧開關,讓指尖陀螺轉動,找到電流磁場較佳條件後,為了解決指尖陀螺外型及構造不同的問題,列用3D列印製作指尖陀螺,完成最後實驗裝置後,結合3D列印指尖陀螺,電磁效應與磁簧開關,進行離心分離測試,希望未來可以繼續研究,讓實驗裝置更具有效性及可行性。

「維」淨化~纖維材料淨水之探討

本研究的啟發主要是由於2021年台灣發生嚴重缺水危機,引起我們去探究是否有方法可以讓校園內打掃拖地使用後的拖地汙水得到過濾淨化,以便我們能將拖地使用後的汙水進行回收再利用。 本研究的目的是利用校內可以取得的材料,來製作濾水裝置,且我們的濾水裝置不同於常見的重力濾水方式,而是以纖維材料藉由毛細現象來完成過濾水質的效果,並製作一組簡易水質濁度檢測機來檢驗水質,發現自製濁度機照度數值愈小,水質愈混濁;照度數值愈大,水質愈乾淨。 研究結果發現使用簡易纖維材料對汙水進行過濾或許是可行且低成本的方法,且我們藉由各項實驗的數據發現,不同的濾材設定會對於濾水效果造成不同的影響,並使用我們自製的濁度儀器來確認結果。

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。