全國中小學科展

第49屆--民國98年

你省省吧!低耗能省電號誌燈

根據行政院科技顧問組及能源會估算,全國交通號誌改成LED 燈,可減少1.6 億度的電力,以每度3.5 元計算,每年可省下近5 億元。本專題以LED 燈為基礎,運用白天及夜間人們對光源相對亮度的視覺反應,提出低耗能號誌燈結構,達到省電的效果。目前的號誌燈,並未針對白天及晚上的周邊光度差異,在節能角度上作控制,故不論白天或黑夜所消耗的電能均相同,但因晚上的周邊光度較暗,較弱亮度的號誌燈,就能具有與白天相同的辨識效果,若能降低夜間LED 燈的亮度,必能達到節能的效果。本專題製作一套低耗能省電號誌燈的雛型,經實際測量印證發現,比現今LED 燈更節省近四成的電力,若以前述行政院的數據,全年可再減少近0.59 億度的電力損耗,相當於2 億元的電費支出。

是誰吃了爺爺的畢業證書?

爺爺的畢業證書被吃掉了,我們就一起偵查兇手到底是誰?我們觀察爺爺書房的環境和兇手留下的咬痕、巢穴顆粒;也在兒科中心外找到和爺爺書房相似的環境及類似的痕跡、兇手屍體的小動物。為了證明兇手跟兒科中心外圍的白蟻是相同的小動物,所以設計潮濕、陰暗、不通風、悶熱和白蟻喜歡吃什麼的實驗。為了進一步證明兇手是白蟻,我們還利用自製小書,放置在白蟻出沒的地方,觀察白蟻留下的痕跡,來比較爺爺家兇手的咬痕;也測定爺爺家的兇手巢穴顆粒和兒科中心白蟻巢穴顆粒的性質是否相同。最後從立體顯微鏡下觀察爺爺家圖書兇手的屍體和白蟻身體的構造,也查閱、觀察、比對會啃食木材、書本的其他動物蛀蟲,終於證明了爺爺家的兇手是白蟻。

短脊槍蝦(Alpheus brevicristatus)配對行為研究

槍蝦可從是否抱卵及螯足大小等特徵辨雌雄;雌雄性比約58:42;成對比率約67%;體長以30~35 ㎜比率最高;雌雄配對體長關係呈正相關且雌蝦大於雄蝦;管徑3 ㎝、開口數3、雌蝦沒抱卵、雌雄體型相近及同時置入雌雄槍蝦實驗時其配對率較高;實驗對數越多、置入大體型雄蝦、配對時間越短及配對後再分離時間越長其配對專一率較低;槍蝦配對辨識部位主要在小觸角且由雄蝦主導配對行為。

金「科」玉律-探討科氏力的擺動軌跡

本研究中,我們自行製作了小型類傅科擺,並以水寫紙與寶特瓶設計出可清楚記錄其擺動軌跡的裝置,由此探討類傅科擺與傅科擺間週期以及偏轉方向的差異。1.傅科擺週期必須大於一天,而類傅科擺的週期僅需1分鐘左右即可完成。2.北半球的傅科擺轉動方向必為順時針,而類傅科擺則順逆時針方向皆可。為了進一步了解傅科擺隨緯度不同,週期會隨著變化的現象,我們再一次自行設計模擬裝置,模擬在赤道面上觀察地球外的直線運動;再藉由投影的方式,將赤道面觀察到的情形投影回到地球表面,即為地球表面觀察到的情況。最後我們發現了一個有趣的現象,傅科擺與颱風的成因雖然都是來自於科氏力,但是在北半球的傅科擺為順時針轉動而颱風卻是逆時針轉動。

是魚?是蟲?還是糖?─衣魚共生菌分解酵素之篩選研究

「咦?我的書本怎麼破了一個洞?」「耶?我的衣服怎麼變成洞洞衫?」這些對話經常出現在居家寢室中,而兇手就是可能就是灰衣魚。灰衣魚和白蟻都能夠分解纖維素,只是主食不同。灰衣魚主要食用衣服以及紙張,而白蟻則是木頭。我們選擇灰衣魚作為我們的研究題材,到底灰衣魚是如何分解纖維素?這是我想在這個實驗裡知道的。從觀察灰衣魚的外在形態,進一步到探討灰衣魚的腸道是否有共生菌可分解纖維素。 由實驗得知,灰衣魚有小顎鬚來幫助牠感覺食物的構造,以及其步足有跗爪構造和兩種不同的鱗片。灰衣魚的腸道內確實有共生菌之存在來幫助灰衣魚分解纖維素。

迴蟲世代

在數學課堂中,老師拋出一道甄試的口試題目,那是一道有關蟲類繁殖過程中,探討子代存在的位置及其規律性的題目。我們除了解決原題目外,並改變其維度、形狀來探索其狀況。首先,我們藉由電腦程式來驗證手算的正確性,再用數學算式證明,而在推導的過程中,竟發現其解與 、「一路領先」、 數列、 數列、 數列、 和 有著密切的關係!

登『糖』入『氏』-本氏液數位化了

七年級的自然與生活科技實驗中,有許多實驗結果是利用肉眼去判別的,也常常因為每位觀察者的個人因素,而造成數據判斷錯誤或無客觀性,例如康軒版第一冊第3章活動3-2「酵素的作用」,課本只大概的告訴我們本氏液的顏色變色,但並未告知各顏色的濃度數據。為滿足我們到底有多濃的好奇心,在老師的教導下,利用硫化鎘(CdS)為材料的光敏電阻連接電源及三用電表,並以各色LED為光源照射。葡萄糖會將本氏液中的硫酸銅還原為氧化亞銅而使溶液呈紅色,進而遮蔽光而使電阻值升高,電阻值與葡萄糖濃度呈線性關係,便可提高肉眼觀察的正確率與準確率,使本氏液不但可定性更可以定量。

七巧板流傳種類探討

以七巧板組合中最基本的單位三角形,拼成其它不同單位的圖形;再利用這些不同單位的圖形,討論是否能拼出其他七巧板。從找出的七巧板裡面選出一種,我們稱「其它式」,比較「中國式」、「日本式」、「其它式」能排出的圖形數量多寡。

節能減碳---自動行

電力是我們的工業之母,經濟發展的命脈!它具有方便、高效率、容易控制等優點,而且在生?製造中是動力及照明等不可缺少的主要能源。多年來,廉價的電力創造了國內的繁榮,充足的電力使我國邁向開發國家之路,近年來由於電力之需求急速成長,能源及工業部門的電力銷耗總電量?57.72%,而臺灣地區自?的能源十分短缺,98%以上仰賴進口,因此我們希望能研究出一種自動控制的裝置,將無人使用的房間或教室內的電燈及用電設備,能及時且自動的把電源切斷,此項系統為可以自動切斷電源的裝置,如此不僅能達到節能減碳的目的,也同時幫助我們節省經濟,還能?地球的資源盡一份心力。

C.S.On tree- 懸巢舉尾蟻的防禦行為探討

過去生物模擬在螞蟻的社會行為已有完整的研究,例如:擁塞學中利用螞蟻出巢路徑探討人類塞車等等問題。但是在人類軍事行為中顯少有模擬生物的情形,而瑪以這種社會性昆蟲卻有可能發展出複雜的防禦機制,因此我選擇防禦速度較其他以中快速且在野外灌木、喬木混合林中常見的樹棲蟻-懸巢舉尾蟻(Crematogaster rogenhoferi)來探討防禦行為及模式。探討方向分為出巢、歸巢時間、出巢後的路徑、範圍、數量,經過一連串的實驗,將彙整的數據探究其中的關聯並推衍公式。初步的實驗結果:攻擊後有固定的出巢防禦及持續防禦時間,約為20 分鐘;在攻擊初期的防禦路徑為:以攻擊點為中心向外10公分往返,以圓形擴散;防禦數量最高峰皆約450 隻懸巢舉尾蟻。在之後將用白天夜晚、攻擊物是否停留以及攻擊點的位置不同,這三項變因來進行防禦行為的比較。