全國中小學科展

第46屆--民國95年

黃金種子的探索

本實驗探討於不同生長環境條件(如溫度、溼度)下,稻米發芽時其化學成分與性質改變的情況。我們用碘液遇到澱粉及本氏液遇到葡萄糖會變色的現象,來研究其澱粉和葡萄糖含量的變化、以「縮二.檢驗法」測量蛋白質的含量變化、以導電度測離子含量的增減、以pH計觀察酸鹼性的變化,以KMnO4 酸性溶液滴定紀錄發芽米的抗氧化能力,另外還購買「亞洲瑞思公司」所出產的發芽米進行比較,進而探索「發芽米」的奧秘。我們發現發芽米中的養分經過酵素分解後,其化學物質的分子會比未發芽的米小,有助於胃腸較不好的人吸收。於澱粉及葡萄糖的測定實驗,我們發現澱粉的含量隨發芽時間的增加有下降的趨勢,而葡萄糖在未發芽時則有上升的趨勢。一旦發芽後,葡萄糖的含量因當作發芽時所需的養分而含量減少。\r 在KMnO4 的滴定實驗中,我們發現發芽米的抗氧化能力有日漸提昇的現象,有助於防止肌肉老化。另外我們仿造身體的消化模式,測量發芽米燃燒的pH 值,發現有愈來愈高的趨勢,有助於維持身體的酸鹼性。最後,在導電度的檢測中,我們發現稻米隨著發芽的天數增加,導電度逐漸上升,表示發芽米中離子的含量逐漸增加,有助於維持身體的機能。結果顯示稻米處在溫度35℃下、發芽二天時,對人體是最適合的。

風塵僕僕、阻礙重重─自製風阻測定實驗

現實生活中難免少不了摩擦力,但流體-尤其是氣體─所造成的摩擦阻力卻往往被忽略。丹麥物理學家斯托克(Stokes)推導出當「球體」在高黏滯性流體中均勻運動且滿足低雷諾耳數(Reynolds Number)的條件時小球所受的阻力為 6πrηv。我們由此實驗獲得靈感,希望找到「圓柱體」在穩定流體中所受的阻力關係式。我們以圓柱體當待測物,並假設兩種可能的變因,分別為圓柱體底面半徑和圓柱體長度。然後設計實驗將條件不同的圓柱體以棉線連接,吊在壓克力中空管中,另一端繞過阿特午機,綁上砝碼,置於有防風櫥(防止氣流干擾)的電子秤上(電子秤須先歸零),以固定的風速從壓克力管下方吹送,穩定之後,紀錄電子秤上所增加的讀數。該讀數即為該金屬圓柱所受的阻力。另外取同樣的金屬球數顆,假設兩種可能的阻力變因,改變兩球的間距以及固定間距時球的數目。然後依照上述步驟測定金屬球所受的總阻力。經多次的實驗,分析所測量的資料,我們可觀察出待測物所受的阻力與某些變因有關。

曬衣小尖兵~自動收衣組

我們在自然與生活科技領域課程「奇妙的電磁世界」中,學到有關電磁方面的知識並且\r 把它應用在我們的作品中,我們用小組合作的方式,科學的方法觀察、討論、實驗、蒐集資\r 料……,不斷克服困難,最後終於完成了獨一無二的自動收衣組。自動收衣組在照度約\r 1100Lux 的時候,步進馬達會自動將衣服送出室外曬;而且照度約在900Lux 時,步進馬達會\r 自動將衣服收進室內,避免因為來不及收衣服而淋到雨。

地震自動斷路器

本研究針對震後火災來設計的一個防止系統。由於近年來 輸電線路、瓦施管線、自來水管,幾乎都已地下化。若地震,震斷瓦斯管線尤其危險,可能會引起『震後火災』。水管如果被震裂缺水那麼火災的搶救就更為困難了由我們的研究可知大部分的人在地震發生時,會因為緊張而直接往外逃生,往往忘記家中的水電、瓦斯尚未關閉。等逃出來的時候才發現水電、瓦斯未關。主震結束會有大大小小的餘震,此時建築物之建築結構是否有遭破壞建築強度是否還有,此時人員絕對不可冒險進入以免發生危險。如果可以及時關閉家中總電源,有效的避免火災。即可避免人員以及財務上的損失。

蝶鱗的妙用

春天到了,百花盛開,我們常看到蝴蝶四處翩翩飛舞,仔細瞧瞧蝴蝶的翅膀上有著不同的形狀、斑紋及圖案,偶而觸摸到翅膀還有粉粉的感覺,經過瞭解才知道那就是鱗片。於是想深入瞭解鱗片對於蝴蝶的翅膀能產生哪些功能及妙用?先上網搜尋蝴蝶鱗片資料,發現鱗片的構造及用途,不過資料很少,所以我們利用顯微鏡拍攝鱗片的排列情形,發現蝴蝶的鱗片並不相同,有的還有光子晶體,產生不同的顏色,我們再深入探討酸鹼值對光子晶體的影響,及蝴蝶如何利用鱗片來調節溫度,逃離敵人。

音波槍

在六上時上過聲音的震動,了解聲音是利用介質的震動來傳能量波動,這樣的現象讓引起我們的好奇心,音波究竟能不能收集呢?平常我們聽不清楚遠方的人說話,把手張開放在耳廓外面,就會覺得聲音加大,同時聽的比較清楚,是什麼原因呢?外耳殼的紋路對收集音波有沒有幫助呢?而在影片「功夫」中小龍女的獅吼功加上管狀金鐘,一舉震退強敵,音波真的這麼強嗎?一連串的疑問,引起我們強烈的興趣。\r 我們想要研究出能有效收集音波的方式,並試試看強度的音波能造成什麼樣的影響?最後設計出能收集聲音的強力音波槍。

岩石球狀風化的探討

研究之初我們先踏查大台北附近出現球狀風化岩石聚集區,再選定地點做形成原因的探討。做法是仔細調查球狀風化區,岩石的數量、種類、層數及厚度、岩性、氣候條件等。另將岩石及風化物帶回實驗室,利用自行設計的方法,研究其膠結程度、熱脹冷縮、均質程度、含不含水體積變化、受力產生節理方向等,用來應證、分析自然環境的影響情形。我們也應用模擬及實地測量歸納出:岩性均質且風化速率較快的岩石,容易形成葉狀或球狀風化物層而剝離母岩;在水分乾、濕變化大情況下,易使風化物形成層狀;溫差大易使岩石呈片狀剝離。最終求證出溫差與水分兩因素是最直接影響風化物的層數與風化層的厚度。

我們家的米蟲遁形了

米之所以會長米蟲,經查文獻資料,我們發現原來是因為稻米在未收成之前,就已經被米蟲在稻子裡面產卵了,而網路上克米蟲的方法也眾說紛紜。因此,我們想進一步探討買回來的米,究竟如何處理將可使其在儲存過程中,真的不再長出米蟲。本實驗證明網路資料所提供:於米缸中添加蒜頭、辣椒子、月桂葉或薄荷葉均可驅除米蟲是不正確的,其結果非常有限。同時若使用冷藏法,則必須將米一直保存於冰箱中冷藏方具不長米蟲的實效。我們發現真正最簡單方便、經濟可行的消除米蟲方式為將購回的米,整包先置放冰箱冰庫冰凍 4 小時或是倒出置於加蓋的容器,並置放於 50℃的烤箱烘烤 8 小時即可。

蓮環密碼

蓮花效應是指蓮葉表面具有奈米纖毛結構,因此只要葉面稍微傾斜,水珠就會滾離葉面,在我們生活週遭,許多植物具有蓮花效應。本實驗選擇彩葉山漆莖作為研究材料,因為我們發現在同一植株上,嫩葉的蓮花效應最佳,而老葉幾乎無蓮花效應。當彩葉山漆莖的新葉轉為老葉,蓮花效應會減弱,甚至消失。我們以不同水量、土壤酸鹼值及光照作為變因,來探討蓮花效應改變的原因,結果發現水量並非主要影響蓮花效應改變的變因;土壤過酸或過鹼,會減弱新葉及嫩葉的蓮花效應;置於暗室則使整株彩葉山漆莖所有葉面皆無蓮花效應。許多植物的性狀,在老化或面臨環境改變時,會將控制性狀的基因開啟或關閉。因此,我們推論,當環境因子改變時,植物的蓮花效應可能是經由基因層次的調控,藉以增強或減弱此性狀的表現。如果不是基因的開啟或關閉,則有可能僅是葉表面的結構發生些微的改變,真正詳細的機制仍有待進一步的確認。

騰雲號-雲霄飛車

雲霄飛車,多麼令人喜愛的一項遊樂設施,當大家玩起來快樂起勁,說起來頭頭是道,我們更想親手打造一座雲霄飛車,體驗並加以控制地心引力。我們在建造及操作中驗證如何對抗地心引力,而保持在頭下腳上的半中空不會墜落。又轉彎時可以利用傾斜來平衡力量的作用,而不致於飛出彎道。整個研究從尋找車子和軌道開始,設計、製造、修改、取捨、放棄、重建到完成,整個 DIY 歷程,是向來很少動手做的我們很棒的一次體驗。在建造過程中,對於重力和雲霄飛車轉彎時的各種力量之間的關係,有了更深的了解,學到了好多的知識及經驗。