全國中小學科展

第64屆--民國113年

觀音火山熔岩與其礦物比例分析

本研究透過親手磨製岩石薄片及數據化的礦物比例資料,探討觀音火山熔岩的差異與其分化關係。根據相關前人研究得知觀音火山經過五次噴發,共有七種不同的火山岩,比對地質圖於各地層分佈區域尋找新的出露地點共17處,進行田野調查記錄與空拍、採集標本,並磨製岩石薄片共14片,進行岩相觀察與礦物面積比例計算。 本研究觀察到觀音山熔岩有漸變關係,從普通輝石橄欖石玄武岩→普通輝石玄武岩→普通輝石安山岩→兩輝石安山岩→紫蘇輝石安山岩→黑雲母角閃石安山岩,符合鮑氏反應序列。並依據新的田野調查資料,修正觀音山圖資;建立火山噴發歷程模擬動畫;製作立體地形模型以瞭解地質地貌關係,皆可做為日後觀音山地球科學教育的參考。

隔空取物-利用超音波懸浮控制物體的移動

隔空取物可能嗎?使用3D列印製作超音波懸浮裝置可使保麗龍球穩定懸浮,透過肯特管內共振波形與聲壓標準差的比較,聲壓的節點位置為肯特管波的位移腹點。在一個超音波懸浮裝置形成的駐波中,聲壓節點以外的聲輻射力使得物體被推往節點,因重力影響靜止懸浮在聲壓節點處下方。透過超音波的電壓調整改變共振波振幅,使得共振波節點位置會因為電壓造成的聲壓節點隨時間移動而改變物體位置,但此方式較難穩定控制物體移動方向。最後,我們透過共振波相位差控制改變共振波節點位置可讓保麗龍球穩定懸浮及移動,有效達到控制物體移動的目的。自製可同時改變兩個發射器間的角度及距離的裝置,搭配改變相位或電壓的程式,方便進行聲懸浮的實驗觀察及記錄。

AI排球教練

現在流行AI,我們就想設計一款程式來教人打排球。首先下載python、opencv和mediapipe的Pose landmark detection guide,然後寫入程式,印出關節點的座標。接著找排球隊員,拍攝托球、低手接球、發球、扣球的影片,然後擷取碰球瞬間的影格,載入程式中並計算各個關節點之間的角度,從而定義出標準動作中的各個角度。接著拍攝初學者的各種基本動作影片,然後依照同樣的方法計算各關節點的角度,再與標準版的角度做比較,即可列印出初學者在各個關節點應該修正的角度。再利用Arduino及壓力傳感器做出托球矯正手套,讓人托球之後用LED顯示各個指頭觸球的先後順序,再讓人矯正手指的動作。藉由AI的操作,可以讓初學者快速知道自己的缺點,也知道修正的方法,這就是AI教練的魅力。

正本「塑」源-探討河川塑膠微粒

基於對鄉土的關懷,我們選定高屏溪流域,來研究河川中塑膠微粒的尺寸大小和含量,透過光譜來了解塑膠微粒的材質。高屏溪流域是跨高雄及屏東地區最大的河流,其中含有4個攔河堰。我們共分為枯水期及豐水期來採水,比較不同季節之塑膠微粒類別,若以形狀區分,枯水期塑膠纖維最多佔51%,豐水期塑膠薄膜最多佔39.6%。若以尺寸區分,枯水期100~500μm的佔最多約48.1%,豐水期25~100 μm約佔51.2%。若以材質區分,枯水期含量最多分別是PE(44.5%)及PP(33.3%),豐水期含量最多分別是PE(53.8%)及PET(17.6%)。若從顏色區分,大多是白色及透明為主要顏色。以上實驗數據可供主管機關列為日後重要監測參考之一,特別是以往本溪流並未曾採樣分析塑膠微粒各種樣態及溯源。

探討大窠坑溪與城市排水道的塑膠微粒情形

研究探討溪水塑膠微粒污染來源並提出解決方法。研究發現大窠坑溪上游的塑膠微粒數量低於下游,可能與人口密度有關。且在下游城市排水道口,溪水的塑膠微粒暴增,顯示排水道是溪水汙染來源。雨季時溪水的塑膠濃度較低,雨量可能稀釋溪水中塑膠濃度。城市排水道流經塭仔底濕地塑膠數量降低,植物淨化效能以布袋蓮最佳,而汙水未接管區數量暴增,顯示汙水接管的重要性。 汙水接管的水會送至污水廠處理,塑膠微粒清除率達73%,以沉沙除油池清除效果佳,刮除上層廢油時一併去除塑膠;RBC生物薄膜,活性污泥能吸附塑膠清除率佳。我們改良汙水廠的沉澱池設計,刮除上層塑膠達96%清除率。因此,建議污水管理及生態淨化,以減少溪水的塑膠微粒污染。

我是「捉油」大師—回收聚乳酸廢料應用於油水分離技術

本研究主要是解決家庭廚房水槽的油汙水問題,回收因脆化無法再使用的聚乳酸3D列印線材,透過家裡手邊現有的工具和材料,用烤箱及熱壓鬆餅機把小蘇打粉加熱產生二氧化碳,有效形成內部具有泡孔的聚乳酸多孔材料,以及為了提升吸油率及重複吸油,自製棉花糖機噴絲製成聚乳酸纖維,研究結果發現聚乳酸纖維吸油率比市售產品更好,再透過蔬菜瀝水器甩油,甚至可以重複吸油至少五次。最後本研究把聚乳酸纖維放入行李真空壓縮袋抽取空氣加壓,並用吹風機熱風塑型,成功做出瀝水杯形狀的聚乳酸瀝水杯吸附家庭油汙水的油脂。聚乳酸廢材回收再利用作成吸油材,還可重複使用,比一次性使用的市售產品更環保,相信未來能有更廣泛的應用,達到永續發展的目標。

吃藥不用再怕苦-以家用食材及電器自製藥物包裝紙的可行性探討

本研究探討在家中 自製藥物包裝紙的可行性。本研究先進行問卷調查,發現 81.9%的同學不喜歡藥物的味道。本研究希望以糯米紙製程為基底,發展一套運用家用食材及電器,製作藥物包裝紙的方式。我們以方格紙及Arduino套件重量感測器、土壤溼度感測器進行測量。總整41種藥物包裝紙製作方式及371筆實驗記錄,結果顯示:在來米粉:水為13調配的水溶液,添加15%果糖與2%奇亞籽作為膳食 纖維添加物,在 65 C 糊化、果汁機充分攪拌後運用平底鍋加熱烘乾,能製作出容易製作程度、抗壓力性及抗潮濕性皆佳的藥物包裝紙。本研究自製最佳化藥物包裝紙,能在包裹時,具有抗折、抗壓力及抗潮濕性。期待本研究能提升人們吃藥的意願,並提升對澱粉相關食品包裝的認識。

蘇芭樂喜-珍珠芭樂果乾維生素C含量研究

在台灣芭樂是一種常見的水果,一年四季皆有產量,同時也有報導指出,芭樂是水果內維生素C的含量最多的水果。本實驗針對烘焙珍珠芭樂果乾過程中,維生素C含量流失率作一系列的實驗及研究,並由實驗結果烘製營養流失率最低狀態的果乾,並找出最佳口感的果乾厚度。結果發現維生素C含量的流失率與烘焙時間有正相關,烘焙溫度在70℃以內,脫水率與維生素C的流失率影響較不顯著,接著我們以70℃烘製不同厚度的果乾,請同學試吃後,調查同學對於不同厚度果乾的喜好度,做為未來果乾烘製的參考。

金雞〝牡〞---廢棄牡蠣殼製作重金屬吸收發泡煉石之研究

本研究使用廢棄牡蠣殼,製作可回收、多孔隙的發泡煉石,吸附重金屬以解決水污染問題。由實驗可知,外層牡蠣殼粉末的吸附能力比內部珍珠層更佳。觀察顯微鏡,牡蠣殼的碳酸鈣成分經煅燒後會呈多孔隙狀態,具有更好的吸附重金屬效果,研判是表面積增加所致。 研究也發現pH=10有最高的重金屬吸收量。依據勒沙特列原理,鹼性環境有利於H2CO3⇌H+ + HCO3-正反應的進行,推測是牡蠣殼粉解離生成HCO3-,促進了重金屬的吸附。 自製發泡煉石確實能有效吸附重金屬並可重複回收使用,達到聯合國永續發展目標(SDGs)中SDG 6 淨水及衛生、SDG 14 保育海洋生態兩大核心目標。

好吃的風鹽冰~澎湖鹹水煙對冰花生長影響之探究

澎湖常見的冰花,吃起來帶點鹹鹹的滋味,其鹹味來源?以及長輩的種植經驗「在風大處冰花會長得比較好。」這些疑問,以及文獻中提及冰花能改善土壤鹽化的說法,讓我們針對澎湖鹹水煙的風和鹽度與EC值進行一連串的研究設計 我們得到以下結論: 一、澎湖鹹水煙確實會造成鄰海土壤鹽化,但鹽分多數僅停留在土層表面,且土壤皆呈偏鹼性,應含有可溶性鹽類,建議可透過澆灌改善土質。 二、土壤EC值>3會降低發芽率,初芽週次與最後的發芽率呈現正相關;而鹹水煙確能增加葉片增長速度。 三、冰花的鹽度來源:囊狀組織與葉片內皆含有鹽分。 四、冰花確能改善土壤鹽化,但可透過澆灌至EC值達3以下,輔以部份空氣流動以達更佳效益。