全國中小學科展

第63屆--民國112年

不酚青紅皂白

自配1%酚酞酒精溶液,在進行微型酸鹼顏色判斷時,會因為酸鹼溶液與指示劑之間比例問題,造成酚酞溶解度下降而出現白色混濁,造成顏色誤判;(1%酚酞酒精溶液/酸性水溶液)比值在pH=1、2之HCl水溶液產生白色的範圍依次為1.1~10.3、1.3~10.0;pH=1、2之H2SO4水溶液產生白色的範圍依次為1.4~15.0、1.8~10.0。0.1%、0.5%、1%酚酞在pH=14之NaOH水溶液,均可觀察到粉紅色褪色為無色;pH=15則因出現白色混濁,無法清楚判斷變色;0.5%酚酞在pH=-1的HCl、H2SO4可觀察淡淡橙色。0.07~0.6M的NaOH在0.01M酚酞中的褪色動力學,褪色反應隨著NaOH濃度增加而變快,可以得到反應速率常數k=0.032M-1s-1。而在NaOH溶液中加入酒精,酒精含量越高的情形下,會使得褪色的反應速率變慢;若改加入丙酮,反應速率差異不大。

懶人吃早餐-懸吊繩骨牌驅動機構煎蛋機之研發

如果一醒來,就有一顆熱呼呼的太陽蛋在盤子中等你,多幸福啊!於是懒得早起的我們想自製自動煎蛋機。首先我們先研究太陽蛋的美味祕訣是220度煎5分鐘,接著再分析人工煎蛋的動作,以人因工程的概念,參考魯布•戈德堡機械結構原理,藉著懸吊繩機構,將煎蛋區分為九大步驟。分別為1倒油動作、2止油動作、3敲蛋動作、4倒蛋液動作,5回收鋁箔滑梯動作,6滑板鏟蛋動作,7槓桿盛蛋離鍋動作,8平移蛋後斜板入盤動作、9撒胡椒動作。且利用熟悉的骨牌驅動機構完成此連續且自動化之機構,最後藉著滑輪機構而能手動回收落下的骨牌,且利用定位點機構,將骨牌放置在定位處,使整體煎蛋機機械能重複下一循環動作,確實達成生活應用之實質功效。

調查與飼養臺灣扇角金龜(Trigonophorus rothschildi varians )~翅鞘顏色會改變的原因探討

臺灣扇角金龜是臺灣特有種的鞘翅目昆蟲,體色多變像閃亮的寶石,多生長在海拔一千公尺的森林裡,我們想要揭開此種特殊生物的生物行為,進行生態調查。為了觀察在土團中產卵孵化情形,我們將牠們帶回實驗室,模擬拉拉山環境條件進行飼養,完成兩代的生活史。鞘翅實驗中,發現太陽照射後顏色會改變,在覓食、求偶、躲避敵人等不同情況時,鞘翅顏色會改變,我們分析並歸納結果。將鞘翅固定在360度尺規,每30度改變角度觀察顏色變化,發現鞘翅顏色在一天中都有週期性變化,翠綠色和橙黃色鞘翅,改變日光角度後將呈現黃色;藍紫色鞘翅,改變日光角度後將呈現深藍色,當光強時呈現金屬光澤時,具有刺眼、隱蔽效果。

神奇魔法牆-尋找最佳氣泡牆模型

近年河川或海上塑膠垃圾與油汙對環境造成傷害,解決環境污染備受重視。近期荷蘭用-大氣泡屏障,成功將塑膠垃圾阻攔,因此我們興起了「尋找最佳氣泡牆模型」。本研究目的為:分析「氣泡牆形狀、氣泡間隔以及氣泡大小」是否影響攔阻效果。結果發現:1.凹向水源300弧線氣泡牆攔阻效果最佳;2.氣泡越小間距越小,攔阻效果越好,此與荷蘭研究員論點相呼應;3.相較於形狀固定的塑膠垃圾,形狀會變的油汙較難攔阻;4.具厚度氣泡牆,攔阻效果更勝多道獨立的氣泡牆;5.「緊鄰的兩道300弧線氣泡牆」的攔阻效果是目前我們所做的模型中效果最好的。因此我們建議,未來在實際運用氣泡牆攔阻汙染源時,可採用此模式解決環境污染問題。

「毒」善其身 ─ ─ 探討植物的毒他作用在 空心蓮子草與大花咸豐草的防治和農業上的應用

近年入侵外來種植物問題嚴重,造成農業損失,我們也在校園中發現某些樹木下方有雜草不易生長的現象,透過文獻探討得知許多常見植物皆有毒他作用。因此決定將其應用在雜草抑制層面,我們萃取常見植物(樟樹、榕樹、鳳凰木、金絲竹、血桐)的葉,施澆在作物(小白菜、九層塔及綠豆)和入侵外來種植物(空心蓮子草及大花咸豐草),觀察其萌發率和生長狀況。從實驗結果得知有些植物之毒他物質萃取液,能抑制入侵外來種植物而不影響作物生長,同時也利用土壤分析技術證明毒他物質不會影響土壤pH及電導率。本研究旨在找出種植不同作物的最佳雜草抑制方法,找出最適合之植物毒他物質萃取液種類與濃度,並發現毒他物質會影響植物根毛和維管束細胞的生長。

跳蛛體型大小與跳遠能力、距離判斷之關係探討

蠅虎科(Salticidae)以其優異的跳躍撲食能力而得名。然而牠們究竟能跳多遠?其跳躍距離與身體各項形值(體長、體寬、腳長等)之間是否有關聯,則一直缺乏佐證資料。本研究蒐集了安德遜蠅虎(Hasarius adansoni)、拉邁宇跳蛛(Cosmophasis lami)和彼得條斑蠅虎 (Plexippus petersi)等三種跳蛛,設計了跳台實驗,測試牠們究竟能夠跳得多準和多遠,並測量每一隻跳蛛的身體形值,想找出影響跳躍距離最多的形值項目為何。結果顯示,三種跳蛛的最遠跳躍距離確實存在差異,體型較大的安德遜蠅虎和彼得條斑蠅虎,最遠可跳出體長21~25倍的距離,跳遠能力顯著優於體型較小的拉邁宇跳蛛(體長17.5倍)。另外本次實驗也觀察到,在有充裕空間的情況下,跳蛛並不傾向精準地測量距離並進行跳躍。

「纖」來變「膜」術

本研究主要是利用農業廢棄物-稻殼,浸泡在檸檬酸或飽和石灰水後,所得酸或鹼液再加入明膠溶液中,可有效提升防水性。實驗結果發現:在4.0%的明膠溶液20公克中,加入甘油0.5mL、酒精1.5mL,再加入浸泡稻殼粉 3小時後的20%檸檬酸液2.0mL,所得最佳配方作為噴劑,噴灑在濾紙上並用培養皿盛裝,放在冷氣房中晾乾, 可讓水滴開始滲透的時間延長,接觸角加大,防水效果明顯提升。 最佳配方噴劑噴在水果上,可有效延長水果的保鮮期;噴在日本水彩紙上,其堅韌度、耐熱溫度皆可提升, 製成各式防水紙容器,經一天後滲水率、滲油率明顯下降。驗證本作品是具有用量省、方便用、成本低的可食性噴劑塗料,期待能取代市面上的塑膠淋膜,還給地球一個乾淨的環境。

黏土會唱歌—利用自製導電黏土搭配電子材料製作音樂黏土可行性之研究

從導電黏土的製作原理,意外發現利用電阻差異製成的音樂鉛筆玩具,於是激發想像力要製成音樂黏土電子琴。本研究企圖尋找製作導電黏土與絕緣黏土條件,並利用材料組合的電阻差異製作音樂黏土電子琴。研究發現,1. 自製導電黏土是可行的,比較不同的電解質,加鹽是比較好的選擇。2. 導電黏土採用中筋麵粉且不需加糯米粉較佳。3. 絕緣黏土的則適合加入糯米粉,並以橄欖油取代水。4.以導電黏土與絕緣黏土,搭配簡單電子材料可完成發光電路。5. 以IC NE555P製作音樂黏土加微量的純水調音,可有效增加黏土發聲音頻範圍。6. 用arduino可程式化將電阻值轉換成音頻的方法,能穩定發出固定音階,能製作音樂黏土電子琴。

菇的!GOOD!保養品─蕈類萃取液之研究

餐桌上美味的菜餚不乏菇類料理的出現,對於「菇」,我們常常與養生做聯想,因其富含營養物質,所以市面上許多保健食品都是以蕈類製成,但僅侷限於吃,較少擦在皮膚上的產品,因此我們想要探討蕈類萃取物拿來作為保養品的潛力。從研究中我們發現蕈類富含碳水化合物,也在萃取液中測得糖類,結果顯示蕈類萃取液可以提升肌膚含水度及肌膚彈性,藉此達到保濕的效果,這與糖類具有保水能力有關,且以玫瑰菇及柳松菇的萃取液效果最佳。但萃取液pH值並不適合長時間塗抹在人體肌膚上,所以如果要將萃取液作為化妝保養品,可以另外添加天然酸性的物質,我們也期許未來蕈類萃取液可以「廢材再利用」,萃取不會食用的下層蕈柄,將其運用在化妝保養品上。

不倒翁關東旗

本研究是從槓桿原理來探究立旗傾倒的原因,進而改良立旗設計,使它更加穩固。 市面上通常是用加重旗座重量(增加抗力)來改善立旗傾倒狀況,結果反而使立旗難以搬動。我們的研究是從「旗面」、「旗桿」、「旗座」三方面來探究,從結果中提出建議與改良: 1.旗面上加孔洞與尾鬚減少風對旗面的施力。 2.旗桿上縮短長度減少風的施力臂,加上軸承使旗桿快速轉向,減少旗面的受力。 3.旗座加入平面軸承(旋轉盤),避免旗座因傾斜旋轉而翻倒,並將旗座重量加在外圍,增 加旗座的抗力臂。 新式立旗在六段風速中,只要原始版旗座重量的41%就可穩定不倒,我們的新式立旗可大幅降低旗座重量且更穩定,改善傳統立旗的問題。