全國中小學科展

第63屆--民國112年

空氣鳳梨毛狀體降低空汙之探討

本研究主要是探討空氣鳳梨葉子作為清淨環境空氣和降低PM2.5濃度以及物理性微粒的功能。為了解空氣鳳梨的吸附能力,我們先測量空氣鳳梨的滯塵能力,發現高居室內植物滯塵能力第二名:其次是測量植株能否降低線香微粒濃度,發現其葉片具有減少懸浮微粒的能力,顯示其具有空氣淨化效果;猜測上述能力應與毛狀體結構有關,於是著手測量去毛後的吸附能力,得知毛狀體是影響吸附能力的關鍵。接著我們學習Image J操作,進一步了解空氣鳳梨在各部位的吸收能力及運送途徑。透過影像分析,推測微粒的路徑為葉基→葉中→葉尖。最後探討吸附微粒後植株與對照組的抗氧化能力,發現實驗組明顯降低,說明微粒會對空氣鳳梨造成氧化壓力並影響生理代謝。

壺蜂的生殖行為—探討黃胸錐腹蜾蠃交尾、做巢、產卵、育幼的生殖過程研究

本研究探討黃胸錐腹蜾蠃(Delta pyriforme)交尾、做巢、產卵、育幼等生殖行為。結果一雌雄壺蜂平均性成熟為77±10.8、63.7±5.7小時,交尾結合只有11秒。結果二壺蜂用大顎與前足以0.8×10-3m/s速度拍打泥球,讓巢固定成形,結蜂繭後巢硬度達4269gw。結果三受微風影響卵搖9.3次/s,此時卵柄的張力對卵做出164.3nkg.m/s衝量值,當衝量越大、卵搖晃時間越長、停下時間要越久。結果四壺蜂會依不同體型獵物,施予不同的力搬運回巢,被麻痺獵物血液流速為1.64~1.13cm/s,氣孔被打開494%,以延長獵物壽命,有助於壺蜂幼蟲攝食,達到育幼後代的目的。

水中龍捲動起來!

漩渦樣態像極了水中的龍捲,生活中有許多水中龍捲的發生與應用。我們想要製造出美麗完整的多龍捲,並且讓它們能自由自在的移動,那麼需要哪些條件呢?首先本研究先從電磁攪拌器產生的水中龍捲了解基礎特性,然後自製小體積的可移動水中龍捲產生器,接著有系統的實驗,依序由移動單龍捲、移動雙龍捲、再到移動三龍捲,逐步探索移動水中龍捲的生成條件與影響因素。實驗結果發現水中龍捲會受到移動速率與彼此距離的影響,移動越慢越有利於生成,而多龍捲之間過於靠近則會有相互消長的變化。值得一提的是,旋轉移動的方向如果與龍捲自轉同向,竟然會讓各種移動多龍捲的生成,全部都有顯著的提升。移動中的多龍捲具有豐富多樣的變化,十分有趣。

柏努利吸盤真厲害

生活有多元吸附物品方式,如磁力、吸力。而磁力只能吸附鐵和磁鐵或利用吸力抽取近似真空來吸附物品。當我們了解柏努利原理可產生吸力後,便想利用此原理製作吸盤,可輕鬆的吸起物品而不破壞物體表面,本研究結果發現1.在水管吸塵器和兩紙張吸引實驗中要先造成兩端或內外氣流速不同,造成壓差形成吸力現象。2.不同開縮口比較其吸管吸附水位產生壓差現象。3.柏努利概念吸盤吸附物面積需大於噴氣口尺寸,方可吸附。4.自製柏努利吸盤可吸附平均最大載重約191.22克且吸附平均落差高度可達84.3公釐。5.吸附物以重量輕、面積適中、粗糙面及吸附部位是平坦片狀為主。以上這些研究讓我們發現"吸力"的多元性,希望能更有效提供在日常生活中的便利性!

蓋婭的秘密-測量地球半徑

前人利用太陽在同一經度的南、北兩地點過中天時的仰角差與兩地距離,換算出地球的半徑。因測量儀器的精準度與日期、時間選擇的限制,測量方式有很大改良空間。本研究以測距輪、公路里程牌與Google© Map尺規工具,選擇同一經線上的南、北二測量點,量測出直線距離,再利用手機高精度陀螺儀,自製北極星仰角測量平台,搭載應用程式phyphox® APP,在測量點測量北極星的仰角,換算成地球半徑,量得最接近地球實際平均半徑的距離為6366.514507km,與實際值誤差約-0.0766%,準確度更勝前人研究,大幅縮短「利用天體仰角測量地球半徑」所需要的測量距離,且在任何一天,只要月相、天候允許,都可以進行測量。

雙層式水平軸風力渦輪機葉片下洗氣流之探究

本研究設計雙層葉片風力渦輪機,並使第二層葉片吸收第一層剩餘風能,提升發電效率。由於渦輪機葉片運動模式複雜,因此將實驗分成兩部分,首先去除渦輪機旋轉的因素,測量前後機翼改變攻角、間距及方位角情況下的升力,經實驗分析下洗氣流效益最佳處,為攻角於12度、間距1.5倍弦長、方位角-15度處;第二部分實驗測試雙層葉片渦輪機發電效率,當兩層葉片間距為1/4螺距(90度)時,兩層葉片應於夾角90度有最大效率,但減去下洗氣流方位角-15度,夾角75度對應效率最佳,經風洞實驗得相同結果。經效益分析,兩層葉片渦輪機效率提升四葉葉片的三成,一層葉片佔渦輪機總成本10-20%之間,可見本設計具備提升效率及降低成本的特性,未來具有高度前瞻性。

「能量行不行」-以自製簡易光度計測定飲料中還原糖含量

生物課中學到,能利用本氏液去測溶液中是否含有葡萄糖,促使我們想進一步測量溶液中葡萄糖、果糖的含量,於是我們利用葡萄糖、果糖結構中的醛基具有還原性,在鹼性條件、100℃的熱水浴中加熱10分鐘,能將黃色雙硝基水楊酸還原,產生紅棕色的3-氨基-5硝基水楊酸,並利用自製的簡易光度計去定量溶液中的葡萄糖、果糖,其光源是採用540nm的綠光進行量測,並製作葡萄糖、果糖的檢量線,葡萄糖和果糖的檢量線線性指標分別R2=0.9918、R2=0.9925,顯示具有良好的線性關係,此外,本研究中各個變因最佳化的過程中,葡萄糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間,果糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間,實驗結果具不錯的再現性,為一個便宜、快速、準確、可靠定量方式。

「果」然「塑」這樣-農業廢棄物回收自製果膠保鮮膜之探究

目前正值疫情後時代食安及衛生與大眾的生活密不可分,日常所用之難以生物降解塑膠因環保及限塑法令應設法減量,故本研究冀望能實驗出市售保鮮膜之替代品。 研究使用醇沉澱法將回收之農業廢棄物過濾出果膠,再將果膠、海藻酸鈉、甘油、純水以比例1:1:4:100混合,可得不沾黏且易脫模之自製保鮮膜,再將其進行物理、化學性質、生物降解等測試,試驗其能於空氣中耐熱至少122 oC,會於85oC熱水中部份溶解;經黴菌生長測試13日發現其不會於空氣中生長黴菌;經拉力測試發現添加橘子保鮮膜拉力佳且優於PVC保鮮膜;經滲水實驗發現柚子果膠保鮮膜的滲水速度最慢;經掩埋測試三週後可完全降解,證明果膠保鮮膜可生物降解,對環境無害。

公平?以自我敘說談告別式禮俗之性別平等

一本內政部於101年發表的「平等自主 慎終追遠-現代國民喪禮」專書,持續宣導「性別平等」落實於國民喪禮的觀念與作為。家族從事告別式司儀工作、在告別式場長大的我,從對於「男尊女卑」儀式的習以為常,到反思內政部專書出版近11年,國民喪禮仍維持「男尊女卑」的情況。平等自主的國民喪禮,真的難以落實嗎?是否有落實的可能性呢? 鑑此,透過自我敘說研究,重構自己從小到大在告別式場的成長經驗。整理喪葬禮儀文獻的同時,思考男尊女卑在喪葬禮儀的深厚影響與調整可能性。透過敘說自己與爸爸的互動經驗,探討性別平權在告別式中落實的難處;並從中重新詮釋、歸納建構現今社會可行的做法、克服難處落實的獨門秘方,以及儀式後對家屬的真實感受。

支離破「碎」~探討兩互溶流體間形成碎形圖案之機制

本研究主要想了解兩互溶流體間形成碎形圖案之機制,並找出實驗證據,經由將不同濃度的染色液滴滴到不同濃度的壓克力顏料溶液上,並使用iphone 8 手機以240fps拍攝液滴擴展過程,得知酒精液滴因表面張力小,而向外流動,且因流體間互溶之緣故,造成流速的不連續性(虎皮紋的流痕),而在外圍產生不均勻的堆積(島紋),當堆積過多時,便會發生突破(顯微攝影拍到突破瞬間),而長出手指,同時堆積會由突破口轉移到手指指尖,當堆積夠多時,指尖又會再分裂出新的碎形手指,如此往復下去,就形成碎形圖案。 此外,碎形手指的圖案,跟利希滕貝格圖極為相似,經使用方格覆蓋法,計算出碎形維度約為1.82,與利希滕貝格圖的理論值1.71接近,確實是碎形圖案的一種。