全國中小學科展

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第64屆--民國113年

廢羽翻轉變綠金-雞毛化身為蔬果的養分

羽毛廢棄物是畜產類廢棄物中排名第二大宗,為了提高廢棄羽毛的實用價值與效益,我們利用酵母菌進行雞毛分解,發現啤酒酵母分解效果優於麵包酵母,且在有葡萄糖、空氣及光線的環境,分解效果較佳。啤酒酵母分解後的雞毛液肥,灌溉高經濟價值的彩椒及福山萵苣,彩椒果實總質量比市售肥組高出84.6%,果實中含有葡萄糖濃度為23.8%,比市售肥組多出49.7%。碘量法的抗氧化能力試驗中,發現雞毛液肥灌溉的彩椒抗氧化能力比市售肥組多出91.3 %。另外,雞毛液肥灌溉的福山萵苣的葉片總質量比市售肥組多出116.2%。可以發現,啤酒酵母分解的雞毛液肥,確實可取代市售肥料當作彩椒及福山萵苣的養分。希望藉此研究能將廢棄雞毛再利用,減少環境負擔,讓農業永續發展。

DIY自動攪拌杯-探討影響自動攪拌杯穩定運轉的變因

家中的攪拌杯壞了,我想自己動手製作,查詢資料、動手製作後,攪拌杯卻無法運轉。隔天,我和同學、老師討論後,決定透過探討影響攪拌杯穩定運轉的變因,從中找到改良攪拌杯的方法。 之後我們找出影響攪拌杯穩定運轉的變因有:攪拌子磁鐵安裝位置與方向、攪拌子長度……等。經過實驗探究後發現:磁鐵豎直排放裝在中央、長度為1cm的攪拌子旋轉攪伴的效果最好,而馬達轉盤與攪拌子的間距要控制在適當範圍,攪拌杯才能順利運轉。 我們發現利用回收的玩具馬達、塑膠盒等物品製作自動攪拌杯,既環保又能化腐朽為神奇。未來希望能更進一步研究環保的發電方式來驅動攪拌杯,也希望能再改良自動攪伴杯,使其能在攪拌黏性液體時,也能有效攪拌。

「震」面對決—探討對一般房屋最有效的防震方式

台灣位於環太平洋地震帶上,全世界每年平均有超過90%的地震都在這裡發生。也因此,台灣常常遭到地震的波及與危害,這激起了我們對地震與防震方式的好奇心。因此,我們開始了一連串的研究,經過大量實驗研究之後,我們發現:對房屋會造成最大影響的是梁柱的粗細以及房屋的面積;對一般房屋最有效防震的方式為阻尼減震。

來吉,來「急」-居安思危話來吉

本研究發現:一、阿里山來吉附近溪流的野外地質調查發現,此地為沉積岩地層有很多順向坡容易造成滑落。坡面堆積和坡腳崖錐,到處可見。在調查中發現四個小斷層,證明此地變動劇烈地質條件不佳。二、所謂「來急」,是指本地在颱風或豪雨季節因坡陡、岩層破碎、崩塌等特性,加上河水湍急沖刷侵蝕劇烈氾濫潰堤,無數邊坡堆積的砂石碎屑被帶出來,土石流穿過村子,釀成災難。也就是風大「雨急」、土石「告急」、 岌岌可危令人「心急」的總稱 。三、為了「來吉」的安全,建議遷村,政府也於觸口建造「逐鹿社區」永久屋供村民居住。考量留在部落的村民,應該居安思危,平常要做好崩塌地的處理、砌駁崁擋土牆、建造防砂壩等水土保持的工作。

OMG!造霧者

我們研究「磁致伸縮」這有趣的題目!有趣在無法想像水一滴到棒子,馬上就氣化霧化,這怎麼可能?於是,我們透過科展研究,瞭解為什麼發生這現象! 研究結果發現:鐵氧芯的震動頻率非常關鍵,頻率對了!才會出現最佳氣化。鐵氧芯的頻率與長度相關,頻率讓鐵氧芯的NS極快速改變,使長度出現微小變化,巨觀的表現就是讓水氣化;鐵氧芯太長太短太粗或太細,都不能產生有效震動來出現氣化,只有棒徑1cm的鐵氧芯,才是最適合氣化的條件。鐵氧芯這種有點硬的材料,居然會在實驗時直接被震斷,我們發現震斷的地方,通常出現在共振最激烈的地方。 最終我們引進點滴設計,讓水滴自動滴下、持續氣化,提升研究的實用價值!

輪迴轉勢

一般會認為,螺絲從斜面上側著釋放後只會直線下滑。然而螺絲的頂端與螺桿有半徑大小之區別,故應該會有別於一般輪軸的運動情形。於是我們以一般的螺絲進行實驗,發現螺絲在斜面上下滑情形大致分為兩類:擺動且不下滑、邊擺動且邊下滑。為了討論螺絲在各種起始條件下的運動情形,我們將螺絲改成3D列印雙輪組,分別操縱雙輪組的大小輪半徑比、軸距、初始角度、總質量、及斜面傾角等變因。我們發現雙輪組的運動情形可以分成三類,第一類為:不下滑且擺角愈來愈小;第二類為:下滑且擺角愈來愈大;第三類為:下滑且擺角愈來愈小。而第一、三類的雙輪組為一阻尼振盪運動;第二類的雙輪組為一反阻尼振盪運動。甚至有些雙輪組會發生有趣的反轉現象。

天外有天─以訓練過的自定義GPT人工智慧模型來測判太陽系外行星的天空外觀與適居性

本研究主要在探討太陽系外行星的天空外觀和適居性。除了光的散射,行星大氣層中的物質大小、密度和溫度、行星的恆星類型、溫度和光度也是影響天空外觀的因素。我們使用Python程式語言從科學資料庫中提取和轉換太陽系外行星的數據,並用GPT-4平台來創造一個人工智慧模型。透過專家訪問和科學論文閱讀,我們把所學到的知識用英文寫出描述影響天空外觀和適居性的因素以訓練這個模型。最後,結合我們輸入的太陽系外行星資料,我們訓練的自定義人工智慧模型成功預測出符合科學數據之天空外觀和適居性的描述,並製作出細節豐富的圖片。我們是第一個使用人工智慧來預測太陽系外行星的天空外觀和適居性的研究,也自創了一個新且容易的恆星光譜類型記憶口訣。

心之所「向」—多個旋轉中心旋轉任意點的形心性質

從《虛數:從零開始徹底搞懂虛數 少年伽利略1》中的問題作為出發點,主要探討如何透過簡單的方式證明當給定樹的位置後,絞刑臺的位置不影響樁所形成的寶藏位置。在過程中,發現並證明了旋轉角度改變時,樁所形成的寶藏位置之移動軌跡為圓形。其中不論樹的數量和位置如何改變,皆能利用三角形全等和向量的概念證明樁的所形成的寶藏位置不受絞刑臺位置影響。後來我改變旋轉的程序,在n 棵樹的位置任意與旋轉角度任意的條件下,推得寶藏的位置形成兩個正n 邊形,可用於對寶藏位置進行加密與解密。

建立小綠皮珊瑚的保鮮盒養殖技術及觀察

本研究致力於建立一套於保鮮盒中養殖小綠皮珊瑚的系統,旨在提供研究人員以簡單且低成本的方式進行珊瑚培育,甚至使高中生也能利用此 系統進行相關研究。我們以單一珊瑚片段 上的珊瑚蟲數量及施加藥劑誘導白化等變因為基準,比較不同條件下的生長與代謝反應,以量化小綠皮珊瑚的健康狀態。分析實驗數據後,結果顯示此系統具有可行性,所有小綠皮珊瑚樣本片段無論大小及是否為白化狀態,皆表現出穩定的生長,不僅存活率達 100%,小綠皮珊瑚的健康狀況也相較於培養前有所改善。此外,我們成功培育了白化狀態但仍健康的小綠皮珊瑚,以及僅含單一珊瑚蟲的珊瑚片段,有利於不同實驗目的的研究者進行相關研究。

登「螳」入世-寬腹斧螳之孵育與捕食行為探討

本研究為探討寬腹斧螳之孵育與捕食行為。首先,設計AI螳螂與螵蛸辨識工具並進行野外踏查,以了解寬腹斧螳生存環境;接著,以自行設計製作之實驗裝置進行螵蛸孵育實驗,了解溫度與濕度會影響螵蛸孵化天數,光照時間則沒有明顯影響;接著,進行寬腹斧螳若蟲的飼育,發現以10mL自製容器可提高一齡若蟲的存活率,而隨著齡期的增加,若蟲對食物數量的需求逐漸增加。 最後,進行寬腹斧螳捕食行為實驗,發現光照強度、聲波頻率會影響寬腹斧螳若蟲捕獲果蠅的時間,寬腹斧螳若蟲的捕食距離可達兩步長。最後,關於食物部分,寬腹斧螳若蟲可捕食移動中的人工飼料、水中的孑孓、停駐的蚊子、比自己小的爬行昆蟲-黃迷若蟲和比自己小的步行昆蟲-紅姬緣椿象。