全國中小學科展

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第64屆--民國113年

神「漆」酷科學-不同粉末對塗料降溫效果之研究

因暖化和教室過熱問題,我們自製檢測裝置探討各種配方和變因,進行降溫塗料研究。 我們從24種粉末中實驗出6種特色粉末深入研究。其中二氧化鈦漫射紅外線佳,二氧化矽阻隔佳,蛤粉則兼具漫射和阻隔效果。我們歸納出「白度、粉末性質和顆粒堆疊」是影響塗料降溫的關鍵。當顆粒堆疊的縫隙越少(形狀相似、顆粒越小)降溫效果越佳。 但顆粒粒徑<3μm易產生團聚現象,無法均勻分布! 我們也自製碳酸鈣微球,由不同大小顆粒的混合察覺大小顆粒鑲嵌能減少縫隙、降低團聚並增加白度。更意外發現蛤粉漫射效果佳是因為具有大小顆粒鑲嵌的結構! 我們研發出四種降溫配方,加熱三分鐘能比市售隔熱漆低4.7℃,日曬保麗龍盒實驗也能低0.5℃,適合推廣應用。

就是那個光_自製光波捕蚊機

最近登革熱全台大流行。班上蚊子很多,同學帶光觸媒捕蚊燈來學校,效果很好,放置一晚上,就可以捕獲很多蚊子。於是各種捕蚊工具如雨後春筍般的崛起,其中光觸媒捕蚊燈是利用特殊波長的紫外光來吸引蚊子,當蚊子靠近時,就用風扇將蚊子吸入。經本組深入研究後,製作出成本低廉、捕蚊效果極佳的UV光捕蚊機。整組成本約100元,裝置設計簡易,可快速取出誘捕的蚊蟲,有利於後續相關研究的進行。 為提升捕蚊效果,特別針對不同色光波長、裝置外觀顏色、氣味、溫濕度等因素設計實驗進行探討。實驗結果顯示,蚊子喜歡波長375-380nm的UV光、黑暗、紅色可見光與黑色外觀的裝置。且本組自製的光波捕蚊裝置,能有效減少病媒蚊的數量,對於登革熱的防治有顯著的功效。

「柚」〜「果」然來電!

進行水果電池實驗時,蒐集相關文獻得知,大部分水果電池測得電壓相差不大,產生電流也不大,心想也許是不同水果電池的內電阻太大而影響發電效能,因此嘗試加入不同角色添加物減少內電阻,及碳化電極延長電池壽命等,提升其發電效能,進行一系列實驗發現: 一、大部分芸香科水果果汁產生的電功率較高,其中葡萄柚汁電池發電效能較佳。 二、以40mL葡萄柚汁加入60mL石花凍液比例,製成「柚見石花凍電池」的發電效能最佳。 三、以赤血鹽水溶液加入葡萄柚汁,能降低「柚見石花凍電池」內電阻提升其發電效能。 四、將電極片鎂鋁片碳化,能延長「柚見石花凍電池」的使用期限 。 五、應用改良之「碳化柚見石花凍電池」能製作易攜帶、電力持久的「柚時鐘」。

硬幣會來電〜揭開「硬幣電池」研究隱藏的秘密

網路搜尋到「一元電池」,因好奇而進行研究;歷屆科展作品皆採用一元硬幣來研究,但五十元硬幣才是最佳器材最後除點亮LED燈、啟動電子鐘,更突破性點亮鎢絲燈泡,但仍無法使手機充電 。 「一元電池」使手機充電影片,經驗證是偽造,但由影片找到實驗元件:硬幣、鋁箔紙、鹽水及硬幣連接方式;使用三用電表測量電流及電壓,需等數值穩定,才能獲得較客觀的結果。 酸酸鹹鹹冰梅肉充當電解液也算創舉;硬幣電池串聯,電流強度未增加太多,但電壓卻呈倍數成長;硬幣電池並聯,電流強度有增加趨勢,但電壓並無明顯差異;NaOH雖是最好的電解液,必須 等未來實驗技巧成熟後,再進行後續研究。 實驗後,應將硬幣恢復原貌,落實實驗倫理,希望往後研究能注意落實。

探討不同背景顏色對色彩偏好的影響

色彩偏好影響生活的許多決策,對於背景對色彩偏好的影響,現行兩個色覺理論(對比理論與生態價理論)有不同的解釋,本研究以高中生為對象,旨在探討背景對色彩偏好影響與支持理論,並提出運用方向。 之前色彩定量方式缺乏對敏感度與視錐細胞的考量,本研究發展以中性灰為基礎對不同色彩的定量方法,並以此進行色彩偏好測試。實驗結果發現:顏色偏好會受到背景影響(支持對比理論),背景對各色彩具不同影響力,偏黃偏綠顏色受背景影響較大;綠色與藍色背景提升偏黃與偏綠之顏色偏好而紅色背景則會下降(支持生態價理論),背景亮度不影響顏色偏好。期望研究結果有助於青少年環境與產品設計配色參考,並對未來背景影響顏色的神經機制研究提供基礎。

妙絕「吾」生「筆」~水擦環保粉筆之效能探討

本研究利用碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化鈦、樹脂、蠟、色素、蛋殼、粉筆灰等研發環保新粉筆,且透過自繪粉筆檢測裝置,測量其書寫狀況。研究發現碳酸鈣粉筆容易書寫、且清楚,但易掉粉。硫酸鈣粉筆:質輕堅硬、抗變性高。二氧化鈦粉筆容易書寫,寫灰度極高,但較軟易碎。碳酸鈣:硫酸鈣:二氧化鈦:水=3:1:11:8整體效果佳。添加樹脂、水溶性蠟可以提升粉筆的抗變性且使書寫清晰。使用各色顏料色素可調和粉筆顏色,其中薑黃粉的調色較果最好。與市售粉筆比較,自製粉筆的書寫的附著率、寫灰度、擦灰度皆為第一名具有良好的市場價值,而在自製粉筆中添加蛋殼、粉筆灰回收再製作,是環保可行的方法。

踢出完美曲線~足球香蕉球運動軌跡的物理探秘

常常在足球比賽過程中,看見踢定位球時,球在空中劃出弧線後進球得分,實在令人著迷。這美妙的弧線球是如何踢出的呢?本研究係運用所學過「槓桿原理」、「輪軸裝置」等省力原理,自製一臺「足球發射器」,藉由實驗得知足球香蕉球飛行的情形,並印證其中原理。 本次的實驗結果,當鞋面偏角設定為30與45度時,踢中球的第5點(足球正視圖的中心點往右3公分的垂直線及往下3公分的水平線之交點),以及將鞋面偏角設定為30及60度踢中足球的第6點(足球正視圖的中心點往下3公分的點)時,能讓足球產生較大的向左彎曲的情形。期能讓學生能透過更科學、更有效率的方式 來學習踢出「足球香蕉球」,也能體會更多的踢球樂趣喔!

寶特瓶回收3D列印線材製造機

本專題研究旨在探討如何將廢棄的寶特瓶回收,並製成可用於3D列印機線材料之可行性研究。首先針對寶特瓶的材料進行了分析,評估寶特瓶的材質、硬度及可收回性。接著將回收的寶特瓶 ,進行加工、裁剪和熔融等步驟製程 ,最後製作成3D列印線材料。本研究探討了寶特瓶其熔點、馬達機械性能等多項關於製造3D列印相關的參數指標,最後,進行研究實驗驗證,利用回收之寶特瓶製作出的列印線材,送入3D列印機進行實際列印。研究結果顯示,將寶特瓶回收並製成3D列印線材料,不僅可以減少廢棄物的產生,也能夠製造出高品質、低成本的線材,有助於促進環境保護的發展。

蟻束光陰

平時我們總是會在各個角落看到螞蟻成群結隊的行走,牠們依靠彼此的觸角不斷溝通,彼此各司其職,建構出小型社會。深入觀察後,我們發現牠們似乎能夠敏銳地感知光線的方向。讓我們想進一步了解光線對牠們的行進路線是否會有影響,於是,我們展開了一系列實驗,探討不同環境及不同偏振光對螞蟻行進路線的影響。 此次實驗我們選用希氏巨山蟻及大黑巨山蟻分別進行環境測試、習性測試及偏光實驗,藉以探討螞蟻在黑、白兩種路徑上的偏好,以及在生長燈下旋轉偏光片改變不同偏振光,進而探討對螞蟻行進方向的影響。 研究結果顯示,在黑、白兩種環境中,螞蟻更偏好行走在黑色的環境,同時,我們也觀察到改變偏振光會對螞蟻的行進路線產生影響。

等一下!第一名的結論對嗎?-有關凹陷乒乓球如何復原的研究

59屆國展國小組物理科第一名作品提到「球殼內空氣受熱膨脹而造成的壓力增加效果,對凹陷乒乓球的復原產生極小的作用」。實際經驗:凹陷乒乓球一旦有孔就無法遇熱復原,所以想確認實驗。 用自製壓球器確保凹陷的深度與形狀後,確認相同凹陷乒乓球遇熱後沒孔的球可復原,有孔的則不能。利用自製氣壓計確認了59小物作品中球殼內部空氣受熱產生的壓力被嚴重低估、讓凹陷乒乓球恢復所需壓力被高估。 我們重要實驗的結論有二,第一:「氣體受熱膨脹是讓本研究中凹陷乒乓球復原的重要原因」此與59小物的結論不同。第二:我們體驗到同稱作"凹陷乒乓球",差異可能非常大(材質、厚薄、凹陷形狀…),因此還是可能在某些狀況下59小物觀察的現象存在。