全國中小學科展

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第50屆--民國99年

三管齊下子孫滿堂

一、白獅王(Archocentrus nigrofasciatus var) 又稱白獅頭,白火口。體型小,全身白色,雄魚體型較雌魚大,一般水族館常見到的體型為4~10㎝。原產於中美洲,與台灣鯛(吳郭魚Oreochromis) 同為慈鯛科 (Cichlidae) 魚類,是九間菠蘿(Archocentrus nigrofasciatus)之自然白化變種。(照片1,2) 二、在其繁殖季節中;雌魚在背鰭、腹鰭及腹部出現大遍橘紅色的婚姻色。雌雄親魚會自然配對;清理魚巢進行繁殖。此魚生殖能力強,受精卵為黏性卵,一般成魚產卵量約為200~500顆卵,且親魚有護卵、護苗之習性,因此魚苗活存率高。 三、白獅王喜歡棲息於底層,為雜食性魚類,飼養容易。由青苔、浮游生物、有機碎屑到人工飼料皆可攝食。但怕冷;低於14℃以下易死亡,需要有加溫設備。 四、改變白獅王的繁殖方式,設計出操作簡單、容易、節省人力的方法。以使繁殖場輕易達到量產的目標,獲得更大的經濟效益。利用廢棄的蛇管捆綁成產卵室(人工產卵巢),使親魚不易受干擾;且蛇管內壁光滑,卵易附著,精液又不易流失,可增加其受精率。將產卵室(照片3,4)取出另行孵化,有充足的氧氣及流動的水流供受精卵使用,可增加孵化率、活存率及提高產卵頻率。

帥(Ceva)!孟(Menelaus)想變立體

我們發現 一、Menelus、Ceva定理亦可應用於平面的凸多邊形與空間中的多角錐, 且結論彼此有高度關聯性。 二、(一)、能畫出三角錐內部7條線段共點及內部6個△亦共於此點的方法。(二)、若三角錐中的任一個△之任2條線段的比例為已知,只要再任給剩下[25-(2+4)]=19條的其中1條線段比例,必可知所有25條線段比例! 三、(一)、正四面體的外接球球心及內切球球心均為同一點I。(二)、 (外接球半徑):(內切球半徑)=3:1 四、(一)、Menelus、Ceva定理『大和解』的△跳法可推廣到三角錐。(二)、三角錐內部7條線段共點的結論可應用於在已知空間中任意相異四點P1, P2, P3, P4 (任三點不共線)的條件下, 證明出若此四點P1, P2, P3, P4 共平面AP1/P1B?BP2/P2C?CP3/P3D?DP4/P4A=1

當電與藝術邂逅

我們利用電解水或其他反應時,在兩極產物本身有顏色或使酸鹼指示劑產生變化,做出具有多種色彩的化學畫板。我們採用了KI、CuSO4、KNO3、NaNO3、K3Fe(CN)6等多種電解液或加有酸鹼指示劑,以及不鏽鋼、鋁箔、黃銅板、銅片等多種導電板,在不同的電壓及濃度下,以一系列的實驗,得出許多不同的結果,並比較出其優劣性。我們發現以0.3M的混合液(KI:酚?=4:1)為電解液,不鏽鋼為導電板時,通以3V的直流電,正、負兩極均可分別立刻產生褐色及粉紅色,達到雙色的效果;電解紫色高麗菜汁可得到紅色或綠色字;電解赤血鹽正極可得藍色;電解硫酸銅負極可得黑色。

自動變速型腳踏車

環保意識抬頭,人們對節能減碳的議題亦發重視,自行車即符合實行方向,目前自行車變速的手動控制所引起的不便,令人詬病,以改良手動變速成為自動變速為出發點,解決不便,使騎乘更方便。 成品完成時做成品試車能正常行駛,以1檔起步,當踩到68rpm時感應器將回授信號給內部程式,內部程式更改電阻軸心角度,再更改電阻值並回授給程式再驅動伺服馬達升至2檔,繼續加速至71rpm時,一樣的動作升至3檔,以此模式升至8檔後,再來緩慢減速,減至87rpm時依同樣方式降檔,再當轉速減至72rpm時,一樣的模式降到6檔,繼續減速直回1檔。 由上述試車結果得知,我們的作品是可行的,不僅達到節能減碳,也對自動變速做了技術上的改革,達到全自動變速自行車,增加舒適及方便的多樣性。

停車場導引系統

本研究係針對一般大型停車設施進行改良,利用可程式控制器(PLC)設計程式,使停車場具有引導車輛找到停車空位之功能。設計重點在於改善一般大型停車場內部無法清楚明白指示現有停車空格位置,本作品係在停車場路口設置人機介面( VB), 讓停車者可事先瀏覽有空位的停車格, 在經由地面上或牆面上的LED 指示燈引導車輛快速找到可停車的空位。這樣的作法對於找尋停車位是否能有效縮短時間? 一般民眾對本系統在使用上的方便性為何? 滿意度為何? 亦是本研究所要探討的。 本研究藉由硬體的建置、軟體的設計到實際的問卷調查,證實了這套停車引導系統確實能改善大型停車場內部的停車不便狀況。 本系統主要功用如下: 一、車輛進入停車場時,入口處設有人機介面, 方便讓停車者知道哪裡有空缺的停車格,且裝置在天花板或地板之引導燈隨 二、停車場內部分化A、B、C、D四個停車區域,當A、B、C、D都有停車位時,引導燈全數亮起,假若停車者選擇B區,車輛在經過A區所設置在道路上的感測儀器( 如超音波、紅外線等等)時,則A、C、D區的引導燈會自動熄滅, 在車輛確定停入B區停車格時,B區的引導燈也自動熄滅,藉此達到節省能源之功效。同時,入口設置的人機介面所顯示的停車格顯示此車位已有停車。下一部車輛進入時,系統指示燈再次亮起,以引導後方來車。 三、停車場出入口設置感測器, 用以計數目前所剩餘空位數,作為一旦無空位時禁止後方來車繼續進入。

溢流切斷裝置之研究

本溢流切斷裝置包含特製玻璃空管、浮子及彈簧。正立時,浮子重力與彈簧彈力合力等於零,因此彈簧完全壓縮呈開啟狀態;傾斜時,浮子重量於斜面之分力變小,使彈簧壓縮量減少,將浮子上推呈關閉狀態。因銅浮子表面μs(0.4152)較不鏽鋼(0.2131)大,較為粗糙,導致開始作動角度較大。為配合浮子作動,選用彈性係數較小之k3彈簧(彈性係數3.119gw/cm),k1(19.567gw/cm)、k2(32.262gw/cm)則因無法被浮子壓縮而不採用。為了加強氣密,挑選出不受浮力影響且密合度高的橡皮球。由流體流量定角試驗可測得不鏽鋼、銅浮子開始作動角度為47.8°、65.3°,完全關閉角度為67.0°、83.1°。裝置完成後,將其應用於生活中,包含:瓦斯桶關閉裝置、垃圾桶關閉裝置、飼料餵食器、水位預報裝置、娃娃車煞車器、水溝蓋防盜器、機車傾倒警報裝置、枴杖警報裝置,共計八項之設計,呈現裝置應用之廣度。

池塘裡的不倒翁

水生植物的葉和根除了可以吸收水分和養分外還有什麼功用呢?為?麼把許多種漂浮性水生植物倒壓入水中,都可以迅速的浮上來並翻正,就像不倒翁ㄧ樣?我們對水生植物的平衡感到很新奇,於是我們設計了六項實驗來探討漂浮性水生植物的特殊構造;尤其是水芙蓉的根在水中的平衡作用,我們以剪根的方式?檢測根重改變對水芙蓉翻正有很明顯的影響,但根長改變則影響?大,顯示根的重?對穩定有重要的影響。?片提供浮?,而根的重?提供穩定作用,讓它?會在水面上?漂或可能翻覆。更有趣的是,由前五個實驗歸納出的結論,可以幫助我們再實驗六中自己設計了桌上型和水面上八種不同模式的不倒翁玩具。

揭開抗輻射奇異球菌的神秘面紗--初探抗輻射奇異球菌之抗紫外線機制

抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans)是一株具有高度抗游離輻射與紫外光的細菌,我們使用從食品工業研究所購得之抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans BCRC12827),利用基礎的分子生物技術,以釐清奇異球菌抗輻射的機制為目標來設計一連串的實驗。包括碳源鑑定、碳源最適化分析(最佳碳源濃度/最適抗紫外線作用強度)等,再將這些基本的特性設計進階的分生試驗來找尋我們想知道的答案。本實驗結果顯示抗輻射奇異球菌之抗紫外線作用與S-layer protein有關;碳源的不同能帶給抗輻射奇異球菌不同對抗紫外線破壞的抗性,其中與細胞生長良好、多種蛋白質的產生、細胞壁的外膜S-layer protein的大量表現等有關;碳源利用率與所產生的色素和抗紫外線的破壞不成正比,推測抗輻射奇異球菌的抗輻射能力非單一因素有關。

PET與PLA共混材料之降解研究

目前從石油製造而來的傳統塑膠具有極難被分解的特性,而廢棄塑膠對環境及回收處理過程會造成許多汙染,已成為一項不容忽視的問題。實驗中利用日常生活中難以分解且極為氾濫的寶特瓶原料,聚對苯二甲酸乙二醇ploy ethylene terephthalate (PET),摻入具有生物可分解特性的材料聚乳酸poly lactic acid (PLA)。在固定PET之含量下,以不同比例之PLA進行共混後,製作成膜,以豬胰腺脂肪酵素Lipase from porcine pancreas,TypeⅡ (PPL)進行降解。 本實驗共分兩階段:第一階段實驗中,將共溶劑揮發製膜進行降解,但由於溶劑法所留下的孔洞,影響了降解速率;因此,在第二階段實驗中,改以熱壓的方式製膜解決孔洞問題,並進行降解。 結果發現:將PLA與PET混合後,確實可利用生分解材料PLA可被分解的特性牽引傳統塑膠材料PET進行分解,進而大幅度地減短PET分解所需的時間,而當PET與PLA皆為3% 時降解情況最佳。

ㄧ圓復駛

本文是從一個正三角形的內切圓切線所延伸出來的數學問題,假設O為正△ABC的內切圓圓心,在靠近頂點A附近的弧上選一點 ,過P作圓切線,並與AB,AC交於D,E兩點,我們發現當P恰好落在AO上時,可得AD/DB+AE/EC=1,後來又發現即使P在AB, AC兩條切線範圍內的弧上游走,仍然有AD/DB+AE/EC=1的性質。過程中我們將正三角形延伸至正方形、正n邊形都發現依舊保持等於1的性質,接著我們考慮任意三角形或任意四邊形是否依舊保持等於1的性質,我們利用仿射變換及射影變換來處理這些情形,以下就是我們的研究成果。