全國中小學科展

第65屆--民國114年

「益」生好友–烏趖趖(oo-sô-sô)的茭白筍

從文獻及農友經驗得知,菰黑穗菌有助 茭白筍成長;但茭白筍含大量孢子時會被遺棄,因此本研究以新鮮和乾燥茭白筍調製汁液,探討烏趖趖(oo--sô-sô)的茭白筍汁能否促進種子發芽及蔬菜成長為主題,結果發現: 1.茭白筍汁可促進小白菜、香菜和高麗菜等種子發芽;秋冬轉作促進小番茄、馬鈴薯、甜菜根的生長,提高甜菜根、馬鈴薯和蘿蔔1至1.6倍產量;春天轉作促進甘薯葉、空心 菜、韭菜、芋頭和木瓜的生長及產量。 2.乾燥茭白筍的汁液有助鼠尾草、甘薯葉和空心菜的生長。 3.實驗組根莖葉剖面皆無黑點,且小番茄甜度較高。 本研究結果能提供農友再利用茭白筍及季節轉作的參考,降低化學肥料依賴與環境負擔,增加作物產量,具環保與促進循環農業之應用價值。

「綠」真的能發電?植物發電可行性之研究

全球能源需求日益增加,發展永續且環保的再生能源是當務之急。本研究以「植物發電」為主軸,探討發電與儲電的可行性,期望為綠色能源帶來創新。植物若能有效發電與儲電,不僅具美觀與功能性,更能兼具減碳與供能的綠色解方。 本研究透過系統性實驗,探討不同土壤種類與濕度、植物種類(虎尾蘭、山蘇、黃金葛、常春藤)、混合土壤比例及添加劑(如EM菌、B1維生素、花寶系列)對電壓與電流的影響。結果顯示:泥炭土表現最佳,虎尾蘭電壓最高,虎尾蘭電流最穩定, EM菌能有效提升發電效能。將植物串聯可穩定供電,驅動 LED燈與數位小時鐘,並可儲存至充電電池。 本研究顯示植物發電具實用性與發展潛力,期望未來應用於日常綠能設備為再生能源貢獻新方向。

解密K-探討CuSO4+NaI的平衡常數

本實驗想要研究CuSO4與NaI混合反應之平衡常數,首先,藉由CuSO4與NaI不同比例混合後的反應現象,了解反應進行的狀況。接著,分別嘗試測量平衡方程式:2Cu²⁺ + 5I⁻ = 2 CuI(白色) + I₃⁻ 特定物質的莫耳數,以便求出達平衡時,各物質的平衡濃度,解此求出平衡常數。 先後採用(1) CuI沉澱重量,(2)利用I₃⁻與NaOH的自身氧化還原反應,(3) Cu²⁺與 Na2S2O3和I₃⁻與Na2S2O3的氧化還原反應,求出平衡濃度與平衡常數。 前兩個方法,均遭遇困難,目前使用第三種方法順利求得平衡常數約為2×106。

Banana「波~內納」-運用非破壞性電阻抗法檢測超音波催化效果之研究

本研究探討以電阻抗作為非破壞性檢測指標,評估芭蕉與香蕉的成熟度,並分析超音波對澱粉酶活性催化之影響。傳統品質分析多為破壞性,本實驗以LCR儀測量水果在不同成熟階段的等效電路的並聯電阻(RP)、並聯電容(CP)、串聯電阻(RS)及總阻抗(ZAB),比較在有無超音波發射下的變化。實驗結果顯示,隨成熟度提升,RP 與ZAB值穩定上升,超音波實驗組百分比上升幅度較大,推測其加速澱粉酶催化作用,促進成熟;芭蕉因果皮較薄,反應更顯著。本研究顯示超音波具催熟效果,電阻抗可作為成熟度評估依據,具智慧農業應用與自動化品質監控之潛力。團隊亦設計超音波催熟箱,供業界與家庭參考。

台灣扁鍬形蟲行為研究-產卵偏好與幼蟲的趨避反應

本研究以幫助社區復育台灣扁鍬形蟲,提供復育參考為宗旨,以台灣扁鍬形蟲作為研究對象,希望藉由本研究探討台灣扁鍬形蟲生長狀況與行為。為此,進行了台灣扁鍬形蟲母蟲之投產實驗、台灣扁鍬形蟲幼蟲之群養與趨避行為研究。 根據研究結果有以下發現:首先,台灣扁鍬形蟲母蟲在太空包及產木中皆有產卵情形,顯示以太空包進行投產具有可行性;其次,台灣扁鍬形蟲幼蟲群養時,平均重量隨幼蟲飼養密度上升而下降,並且在高密度飼養時,幼蟲有提早化蛹的現象。在趨避行為實驗中,也發現台灣扁鍬形蟲幼蟲彼此會保持8~10公分的距離,顯示幼蟲彼此具有驅避行為,透過震動實驗的結果顯示,台灣扁鍬形蟲幼蟲對於同類的感知,應該與聲音、震動有關。

泡泡之聲-利用氣泡頻率測量雙氧水分解的反應級數

在傳統的反應速率實驗中,反應速率常以質量減少、體積變化或顏色變化等物理量作為指標。然而這些方法通常需仰賴精密儀器或誤差較大,又或者耗時較長。本研究嘗試以氣體生成反應中產生的氣泡聲頻率作為分析依據,結合聲音分析軟體 AUDACITY,從氣泡震盪頻率觀察反應速率及計算推導反應級數大小。此方法不僅器材簡便,也具備低成本,能提供 一個簡單快速測量反應級數的方法。

結合LSH及知識圖譜改善RAG

本研究透過結合局部敏感雜湊(Locality-Sensitive Hashing, LSH)與知識圖譜(Knowledge Graph, KG)以改善檢索增強生成技術(Retrieval-Augmented Generation, RAG)在檢索的時候難以在精確度與效率之間取得平衡的問題。透過使用LSH 將資料分桶,接著利用知識圖譜進一步篩選資料,以提高檢索的精確度與效率。 實驗結果顯示,結合知識圖譜與LSH後的系統,在精確度(precision)上可達到91%,相較於VectorRAG 的84%提升約8.33%,與GraphRAG的96%則僅有5.21%的差距。此外,本系統在檢索時間上較GraphRAG降低了95.38%。由此可以證實,透過結合LSH及知識圖譜能在保持高精確度的同時,顯著提高檢索效率。

多邊共舞,四方連心

本研究探討在正n邊形及圓內接多邊形構形中,若已知外圍三角形面積,是否可反推原構形的邊長與面積。研究建立一套幾何與代數互相轉換的流程,透過面積比例推導遞迴數列,進而構建高次方程,並提出新符號 𝑇𝑃𝑄 及 𝑈𝑛𝑞𝑝 表示不相鄰乘積和,以簡化代數結構。進一步運用數學歸納 法 與極值邏輯,成功證明:當高次方程 式 具有正實根時,其最大正實根必定對應唯一的 多邊形 限定構形;反之,若多邊形限定構形存在,也可唯一對應於高次方程式之最大正實根。此研究不僅提供幾何反推的系統化解法,也為代數方程的幾何詮釋建立明確模型,具備理論價值與推廣潛力。

船有吸引力?用疏水性材料破解船吸現象

本研究主要探討親水性與疏水性船體在船吸現象的影響。在原理方面,藉由作圖研究船吸現象、親水性與疏水性對彼此的影響,並藉此推導在理想情況下的加速度;在實驗方面,我們以試管去做驗證,發現親水性會互相吸引,而疏水性與親水性間會互相排斥。接著探討在不同變因下,親水性的船吸現象是否符合公式推導,而結果與推導出的公式相似:船寬及初始流速都與其成正相關,並且與質量不太有影響。進一步分析疏水性船體的影響,探討不同流速下疏水性是否都能對抗此現象,而在實驗過程中發覺中間水流似乎會衝向另一艘船,進而研究康達效應在本實驗的影響,並用其解釋實驗結果,最終,模擬真實情況的親水性障礙物,測試疏水性的船體是否能避免與它相撞。

四邊形內接三角形的面積

本研究從一道科學班入學考題出發,突破傳統代數解法限制,提出創新的幾何作法,並系統性推廣至更廣泛的圖形。透過將內接三角形分為【點邊邊】,與【邊邊邊】的兩種類型。結合使用 GeoGebra 進行作圖與輔助推理。使用正弦定理、餘弦定理與相似形等幾何原理進行推導。探討其內接三角形與周圍多邊形的面積關係。從長方形開始,逐步推廣與觀察,歸納出面積公式的形式,並進一步應用至其他凸多邊形,建立更普遍性的面積關係公式與解題策略。