全國中小學科展

國中組

蘋果奇幻世界中的畫筆—我看見了觸控

目前市面上最夯的產品莫過於蘋果公司的iPad或iPhone了,使用者用手指去觸控著螢幕,而這動作似乎漸漸成為一種風潮,成為一種流行又時尚的肢體動作。然而,如何在螢幕上書寫或繪圖呢?只能用手指?好看嗎?蘋果公司公司並沒有隨附觸控筆。所以,我們特別用了一些家中常見的材料去自製價廉且實用的觸控筆,而且,由於材料的取得方便,一般人也可製作,如此就可大大提升iPad等這類平板電腦的功能了。另外,iPad螢幕為電容式觸控螢幕,其原理就是表面電流的流出(流入),所以我們也利用有類似原理的電漿球來模擬iPad螢幕,從中找到共同點,並從其中電子軌跡的變化看見了觸控,甚至以電漿球代替iPad進行實驗,延伸了此實驗的廣度,也為實驗增添一些意料之外的趣味性。

令人心動不已的飲料-咖啡對蟑螂心搏的影響

本研究觀察美洲蟑螂(Periplaneta americana)在透過口器攝食或是藉由體腔注射將咖啡攝入體內後,在一定時間內對於心跳率變化的影響。結果我們發現蟑螂經由口器攝食咖啡或是經由體腔注射咖啡後,都會快速地增加心跳率,並在短時間內恢復,與前人研究蟑螂攝食葡萄糖後對心跳率影響的結果相似,說明透過口器攝食咖啡因對心跳率的影響可能包含神經性的訊息傳遞。本研究亦透過影像分析軟體tracker探討餵食及體腔注射咖啡因對心搏量的影響,結果發現咖啡因都會使心搏量增加。透過本實驗可延伸國中生物「心搏觀察實驗」的探究活動,亦可幫助藉由蟑螂了解咖啡因對生物心臟活動可能造成的影響,協助有關咖啡因的味覺反射與體內作用等相關研究。

品油論煮

國際癌症研究總署指出,暴露在空汙中,將導致肺癌及增加膀胱癌風險,並已正式將PM2.5列為一級致癌物 [1]。肺癌一直高居國內女性癌症排行榜的前三名,廚房油煙應是重要原因。本實驗對七種油品進行了基本理化性質實驗,並找出油品保存的變因。為減少油煙對人體的傷害,進行影響PM2.5值的變因探討,並設計一簡易的實驗方式來呼應PM2.5值的粒子量。結果顯示:精煉油發煙點較未經精煉油高且飽和脂肪酸的比例會影響發煙點及密度;光線及空氣是影響油脂酸敗的變因;油温及加熱表面積對油煙PM2.5值有正相關的影響。本實驗得出一個方便又有效可減少油煙的方法—在烹調過程中戴上噴水口罩並把抽油煙機打開,其減少值可達40%!

三聚氰胺檢測劑

在螢光棒中,裝有苯基草酸酯、染料和一根密封的玻璃管。在玻璃管內有氧化劑過氧化氫和鄰苯二甲酸酯,兩者共溶於溶劑內。若將玻璃管折斷,玻璃管內外的溶液就會產生化學反應而發出螢光。我們在實驗中發現添加一些含氮的化學物質可使螢光棒的發光時間和亮度發生改變,而當時添加三聚氰胺的毒奶製品新聞正是大家所矚目時,我們就突發奇想,在螢光液中添加三聚氰胺,是否應該也會改變發光的時間及亮度,說不定可以當成檢測三聚氰胺的方法,於是我們就開始著手這個實驗。

197遊學園 on Android

我們在這個作品中,製作了一個可以在Android智慧型手機作業系統上使用的智慧型聯絡簿。本作品可以查詢班級公告、功課及聯絡事項,更可以讓老師、學生、家長作三向的溝通,就像在電腦上一樣的便利。

利用影像處理軟體分析流場流速之研究

\r \r \r \r \r \r \r \r \r \r 流場流速之量測在現今流體力學領域中是一項重要的技術,由流場流速之分佈可使我們瞭解流場的特性,從而印證各種理論所得結果之適切性。而由於目前量測流場流速之儀器設備皆相當昂貴,如須購置,對於學校而言是一項沉重之負擔,因此本研究想利用低功率雷射結合已經相當普遍之數位攝影機,產生數位影像後,再藉由影像處理軟體分析轉檔,最後由質點影像測速軟體分析,求得流場流速之分佈。由研究之結果發現【1】研究並拍攝水在攝氏90 \r 度時之流場流速平均值約為2.87×10-2m/s,大於鋁粉之沉降速度(1.64×10-3m/s)甚多,因此可視鋁粉為理想的可視化介質、【2】為避免變形計算誤差的產生,利用畫有刻度之投影片進行校正,可確保拍攝面與影像擷取裝置平行、【3】DV之每張影像間隔0.034 \r 秒,因此所得之流速可視為瞬間速度、【4】每兩張影像圖可分析出一張流速圖,由多張流速圖之動畫可清楚看出流速的變化、【5】熱水上方之主要流場為向外且產生渦流,而其餘之流場則較不規則。本研究結果雖在經濟性方面有其優點,但如能將雷射之功率提高、可視化介質反射率增大、攝影機之解析度提升,則完整性會更高。 \r \r \r \r

接地氣(Earthing)- 家用交流電下相關因子對人體電位之影響

電力生活的「人為電磁汙染」使環境常達到德國健康住宅電磁波規範的極強干擾等級,其一影響是使人體與地表產生交流電位差。根據文獻,人體接地後對電場有屏蔽作用,地表的自由電子易在人體轉移,使人體電位和大地相同,產生「接地氣」的療效。 本研究探討如何精準測量人體電位(以地表為零電位)?調查生活環境中人體電位的實際情況,並廣泛探討在家用交流電下,人體、電器、接地等變因對人體電位的影響。研究結果能提供日常生活中人體接地的建議,以減少人體的生物電功能受到干擾。 本研究也深入探討實驗過程中新奇或難解的現象。發現人體晃動能產生電位差;人體電位和電線距離的平方成反比;影響人體電位的主因是低頻電場而非電流,破除常見誤解。

黏黏有蝓

之前,小組同學在家中的花園,找到了一隻豐腴的蛞蝓,牠那軟趴趴的身軀,引起了我們的注意。還記得,我們曾學過昆蟲會分泌化學物質“費洛蒙”進行溝通,這種現象使我們大開眼界。因此,我們便想了解在土壤中的雙線蛞蝓是如何找尋同伴的?我們的實驗主要設計以下四項: 1.利用了網路、書籍查出蛞蝓分類學的地位與相關資料,蛞蝓的學名是 Philomycus bilineatus。並實際觀察與飼養中,發現雙線蛞蝓在爬行時,會留下明顯的黏液痕跡 2.以解剖顯微鏡定期觀察蛞蝓卵粒孵化的過程,發現卵粒的顏色會由透明無色逐漸變成黃色 3.利用自製透明管,探討光線對雙線蛞蝓的影響,在 74 次的實驗,有 47 次是往暗處爬,所以我們判斷蛞蝓具有負趨光性 4.探討黏液是否對雙線蛞蝓的活動有影響,我們做了 63 次實驗,有 38 次會往同伴遺留下的黏液方向移動,所以我們推測黏液對雙線蛞蝓的活動會有影響,可以幫助牠找尋同伴。

密碼鎖

一個有 3 個旋鈕,每個位置的號碼數分別是 a、b、c 的密碼鎖,如果有兩個位置的數字正確就能打開,最少需要猜多少次才能保證打開這個鎖。我們的研究,依照鎖三個位置的號碼數分成:a=b=c=n、a=b<c,a=b>c 和 a>b>c 四個部份。前兩部份的研究已經找到最少次數開鎖的方法 ,後兩部份則是給了一個演算法可求出開鎖次數的上界。

魔力水球

本研究主要是用實驗室中的圓底燒瓶、水槽及水,設計以不同的組合方式,形成放大與縮小的像,藉此探討放大率及影響放大率的變因,並更進一步利用此裝置,調節光的聚焦程度,以達到改良通訊距離的目的。結果:1.此實驗的設計可以看到,因為空氣與液體(水)兩種不同的介質,而產生的放大或縮小的界面現象,當液體界面為凸面時,會形成放大的像;當液體界面為凹面時,會形成縮小的像;如果只有一種介質時,則不會形成放大及縮小的像。2.探討影響水球透鏡界面現象的變因:(1) 凸界面時,水球透鏡的半徑越大,放大率越小;濃度越大,光的頻率越大,水溶液的溫度越高,放大率則越大。(2) 凹界面時,水球透鏡的半徑越大,放大率變化不大;濃度越大,光的頻率越大,水溶液的溫度越高,放大率越小。3.將水球透鏡應用到改良通訊距離:(1) 水球透鏡的焦距隨著水球透鏡半徑的變大而變大。(2) 改良通訊距離結果是【二個水球透鏡的通訊距離>一個水球透鏡的通訊距離>沒有水球透鏡的通訊距離】。4. 影響水球透鏡通訊距離的變因: (1) 水球透鏡半徑越大,通訊距離越遠。(2) 液體濃度越大,通訊距離越短。(3) 光經過有顏色的水時,會縮短通訊距離,而其中綠色的水,通訊距離最遠。(4) 水溫度越高,通訊距離越短。(5) 不同種類的介質對光的吸收與散射程度有所不同,因此通訊距離也不同。