全國中小學科展

第48屆--民國97年

光敏染料太陽能電池

本實驗利用二氧化鈦的光觸媒特性,搭配導電玻璃及數種日常生活中常見的染料來製作色素增感型太陽能電池,並且找出何種染料製作的太陽能電池以及何種製作太陽能電池的方式的效率最好、且在不同的溫度、光線下測試所製作的電池,比較環境的差異對太陽能電池有何影響。

臺灣藍金、行船人的救星---太陽能「海水淡化槽」

本研究在探討海水淡化槽玻璃面的傾斜度、海水淡化槽寬度、長度、深度的不同對水滴\r 生成量的影響,並得出當傾斜度17.89°、長度42.69cm、深度5.5cm 時,有最大水滴生成量,\r 且寬度與水滴生成量呈線性關係。我們並據此作出一最佳的海水淡化槽(且設寬度為60cm),\r 至目前為止,其最大的水滴生成量為384.1ml (5 月9 日),我們並估算出4 坪土地面積所設置\r 的海水淡化槽,1 年可生產1,670 公斤的海洋深層水。當我們以墨水模擬進行汙水處理時,發\r 覺此海水淡化槽亦可作為簡易的汙水處理裝置。

新面子--尿面膜

古代醫書記載:尿,性味鹹涼,入肺、肝、腎經,其功用為滋陰降火,止血消瘀;《甘草\r 子本草》也謂:潤心肺、撲損瘀血、揩灑皮膚,治皮裂,能潤澤人,故檢視尿液成分,製成”\r 尿面膜” ,測試其對皮膚保養的優劣。選擇市售口碑較佳的5 種面膜,比較其與尿面膜的效\r 果優劣,就實用性、經濟性、便利性等方面研究。

保護紅寶石的白色惡魔

有一天老師的朋友送他幾顆好大的石榴果實,老師整口整口吃,再把裡面的白色纖維吐出來,結果臉都紅腫了,看了醫生才知道是「食物中毒」。我不相信,偷吃一些白色纖維果真中毒了。從觀察外觀,製作石榴果實汁液、測定酸鹼性質、交互作用、導電性、加熱、冷卻和蒸發與結晶等實驗中,瞭解石榴果實各部位的特性與發覺石榴果實哪個部位會引發我的「食物中毒」。在文獻資料和螞蟻覓食後抓癢的變化,瞭解讓我「食物中毒」的物質是保護果實的有毒物質生物鹼,所以以後吃石榴時,小心不能食用白色纖維,以免「食物中毒」。

電潤濕

這是一個研究水珠受到外加電場而改變形狀的實驗,我們利用儀器,組成一「水滴微觀平台裝置」,再加以電場,並對以下變因進行實驗: (a)水量及溼度的改變。 (b)電場(電極間的電壓、距離、及正極負極的位置) (c)水珠(NaNO3 水溶液、NaCl 水溶液、RO 逆滲透水、二次去離子水)。 我們在固定溼度(84%)及溫度(25℃)下進行實驗。進而,我們發現,外加的鉛直方向電場不論正負極位於上或下,都較未加電場時不易變扁;當水珠使用NaCl 水溶液時,其濃度與水珠的變扁速率有密切關係。因此我們又更進一步地取了 NaNO3 水溶液進行實驗,發現NaNO3 較NaCl 更易受影響。

毛毛蟲爬眼鏡-移位遊戲變形玩法

移位遊戲是相當熱門的科展主題,不論是調整棋子的數量、變化棋子的顏色、或是改變棋盤的樣式,都能讓研究者有不同的發現。在這次的研究中,我們嘗試自己設計棋盤樣式,並應用原有直線移位遊戲的策略來解決我們所遇到的問題,在遊戲的操作過程中,整理歸納我們所設計出的眼鏡棋的規律,這對我們來說,是很有意義的經驗,也讓我們很希望有機會將我們的研究成果介紹給大家。

順應潮流

水流會影響沉水植物的生長,但如何影的呢?我們從實驗中發現當水蘊草\r 種植在環狀水流之中,觀察得知流速越快則其植株之生長速率越佳,可是當水\r 蘊草種植在直流水流之中,流速越快植株生長速度反而比靜止無水流的狀態還\r 差,可能是因為直流水流撞到盆壁而產生迴流,造成直流水流流向混亂所導致,\r 因此我們得到結論:「當水流流向穩定時流速愈大、愈快,水蘊草生長速度越快,\r 當水流流向混亂,流速愈快其生長速度反而愈慢。」 , 且觀察發現水蘊草生長\r 方向會與水流方向一致。\r 在水族箱穩定的環境中種植水蘭、小榕、格莉椒草三種沉水植物,觀察發\r 現水蘭、小榕、格莉椒草的葉長及葉寬均隨著水流變快而生長越良好,其中最\r 特別的是發現水蘭在水流緩慢的環境中雖葉的長、寬均不如在水流快的區域,\r 但單位面積的葉片數量卻比水流快的區域來得多。\r 本實驗的結果告訴我們,穩定的水流對沉水植物的生長是有幫助,但混亂\r 的水流卻是幫了到忙。而不同種類的沉水植物水流對葉片生長密度卻有不同的\r 反應和結果。

墾丁風鈴季的狂想曲--調音風鈴的製作與研究

藉由樂器發音原理的探究,了解頻率與發音體形狀的關係。我們發現鋼琴基頻和泛音整數倍頻關係的特性並不適用於鐵琴與圓形鋁棒上。敲擊鐵琴所產生的頻譜會有三~五個鋒值,即共三~五個不成整數倍的頻率所組成。而對圓形鋁棒而言,越細越長的鋁棒敲擊所產生的頻譜會越複雜。而我們利用Excel 分析鐵琴頻率與長度關係為乘冪關係,並使用同樣方法求出 15mm 圓型鋁棒長度與發音頻率的乘冪關係為y=867x-0.5109,而15mm 不鏽鋼管的乘冪關係式為y=1113.3x-0.5202,其中y 為長度、x 為頻率。利用這兩個關係是我們順利製造出第六個八度音階的鋁材質調音風鈴,與具有C5 到C7 兩個八度音的不鏽鋼材質風鈴,可懸掛於門後做為迎賓風鈴也可彈奏簡單的樂曲。

三角形的旁切圓錐曲線

在一次邂逅裡,我們碰到了一個三角形旁切拋物線的題目,我們經過代數、向量、幾何作圖方法,得到了一個完美的結果:△ABC 旁切拋物線的正焦弦長 = (其中F 是焦點,R是△ABC 的外接圓半徑),以這個結果為基礎,我們推導出︰當其對稱軸為△ABC 中的角平分線時,三個旁切拋物線的正焦弦長與三角形間的關係式,更對這三個正焦弦長做了關係的討論。 令人意想不到的是,這個對稱點的作圖(Simson 定理推廣),亦適用於三角形旁切橢圓及旁切雙曲線,並進一步得到△ABC 旁切橢圓(雙曲線)的長軸長(貫軸長)= ,短軸長(共軛軸長)的平方 = ,(其中d 是焦點F 到△ABC 外接圓圓心的距離,F1 ,F2 ,F3 分別為F 到ABC 三邊的垂足),因而其正焦弦長 = 。

超輕鬆!免插電全自動寵物鼠餵食、換沙器

養寵物鼠的人都知道,最麻煩的就是餵食、換沙了。尤其是要出遠門,你希望回來\r 時發現你那可愛的老鼠生活在比豬舍還不如的地方嗎? 再說,如果你為貪圖方便而一\r 次給它太多的食物,可能會造成肥胖、腮囊發炎,增加死亡的風險! 於是,我們研究這\r 個---『超輕鬆、免插電』的餵食、換沙器,使飼主能夠安心的出遠門。